JP6172014B2 - Power transmission equipment and contactless power transmission device - Google Patents
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Description
本発明は、送電機器及び非接触電力伝送装置に関する。 The present invention relates to a power transmission device and a contactless power transmission device.
電源コードや送電ケーブルを用いない非接触電力伝送装置として、例えば、予め定められた周波数の交流電力を出力する交流電源、及び、当該交流電力が入力される１次側コイルを有する送電機器と、１次側コイルから非接触で交流電力を受電可能な２次側コイルを有する受電機器とを備えているものが知られている（例えば特許文献１参照）。かかる非接触電力伝送装置においては、例えば１次側コイルと２次側コイルとが磁場共鳴することにより、送電機器から受電機器に非接触で交流電力が伝送される。 As a non-contact power transmission device that does not use a power cord or a power transmission cable, for example, an AC power source that outputs AC power of a predetermined frequency, and a power transmission device that has a primary coil to which the AC power is input, What is provided with the power receiving apparatus which has the secondary side coil which can receive alternating current electric power from a primary side coil non-contacting is known (for example, refer patent document 1). In such a non-contact power transmission device, AC power is transmitted from a power transmitting device to a power receiving device in a non-contact manner, for example, by magnetic resonance between the primary side coil and the secondary side coil.
交流電源は、例えば直流電力を上記交流電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換部を備えている。ここで、ＤＣ／ＡＣ変換部に対して過度な電力値の直流電力が入力されている場合等には、ＤＣ／ＡＣ変換部の電力損失が過度に大きくなる場合がある。この場合、ＤＣ／ＡＣ変換部の発熱などといった異常が懸念される。 The AC power source includes, for example, a DC / AC conversion unit that converts DC power into the AC power. Here, when DC power having an excessive power value is input to the DC / AC conversion unit, the power loss of the DC / AC conversion unit may become excessively large. In this case, there is a concern about abnormality such as heat generation of the DC / AC conversion unit.
本発明の目的は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、ＤＣ／ＡＣ変換部の異常を好適に抑制できる送電機器及び非接触電力伝送装置を提供することである。 The objective of this invention is made | formed in view of the situation mentioned above, and is providing the power transmission apparatus and non-contact electric power transmission apparatus which can suppress abnormality of a DC / AC conversion part suitably.
上記目的を達成する送電機器は、直流電力を予め定められた周波数の交流電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換部を有し、当該交流電力を出力する交流電源と、前記交流電力が入力される１次側コイルと、を備え、２次側コイルを有する受電機器の前記２次側コイルに対して非接触で前記交流電力を送電可能なものであって、前記ＤＣ／ＡＣ変換部からの出力電圧と出力電流との位相状態が、前記出力電圧に対して前記出力電流が遅れている位相遅れであるか、前記出力電圧に対して前記出力電流が進んでいる位相進みであるかを検出する位相状態検出部と、前記ＤＣ／ＡＣ変換部の入力電力値、入力電流値、出力電力値、出力電流値のうちのいずれか１つを測定する測定部と、前記測定部の測定値が予め定められた閾値よりも大きい場合に、前記交流電源からの前記交流電力の出力を停止させる、又は、前記交流電力の電力値を小さくする制御部と、を備え、前記位相遅れである場合の前記閾値である遅れ閾値は、前記位相進みの場合の前記閾値である進み閾値よりも大きいことを特徴とする。 A power transmission device that achieves the above object includes a DC / AC conversion unit that converts DC power into AC power having a predetermined frequency, and an AC power source that outputs the AC power, and the AC power is input 1 A secondary coil, capable of transmitting the AC power in a non-contact manner to the secondary coil of a power receiving device having a secondary coil, and an output voltage from the DC / AC converter The phase state between the output current and the output current is a phase lag in which the output current is delayed with respect to the output voltage or a phase advance in which the output current is advanced with respect to the output voltage a state detection unit, an input power value of the DC / AC conversion unit, the input current value, the output power value, a measuring unit for measuring any one of output current value, the measured value of the measuring unit in advance If greater than a defined threshold, A control unit that stops the output of the AC power from the flow power supply or reduces the power value of the AC power, and the delay threshold that is the threshold in the case of the phase delay is the phase advance It is characterized by being larger than the advance threshold which is the threshold in the case.
かかる構成によれば、測定値が閾値よりも大きい場合には、交流電力の出力停止等が行われる。これにより、ＤＣ／ＡＣ変換部の異常を抑制できる。
ここで、本発明者は、位相状態に応じて、ＤＣ／ＡＣ変換部における電力損失が異なることを見出した。詳細には、本発明者は、位相遅れの場合の方が、位相進みの場合と比較して、ＤＣ／ＡＣ変換部の電力損失が小さいことを見出した。そして、この知見に基づいて、比較的電力損失が小さい位相遅れである場合の閾値である遅れ閾値が、比較的電力損失が大きい位相進みの場合の閾値である進み閾値よりも大きく設定されている。これにより、位相状態に応じた交流電力の出力停止等を好適に行うことができ、それを通じてＤＣ／ＡＣ変換部の異常を好適に抑制できる。
According to this configuration, when the measured value is larger than the threshold value, the output of AC power is stopped. Thereby, abnormality of a DC / AC conversion part can be suppressed.
Here, the inventor has found that the power loss in the DC / AC converter varies depending on the phase state. Specifically, the present inventor has found that the power loss of the DC / AC conversion unit is smaller in the case of phase delay than in the case of phase advance. Based on this knowledge, the delay threshold, which is a threshold when the power loss is a relatively small phase delay, is set larger than the advance threshold, which is a threshold when the phase advance has a relatively large power loss. . Thereby, the output stop of the alternating current power etc. according to a phase state can be performed suitably, and abnormality of a DC / AC conversion part can be suppressed suitably through it.
上記送電機器について、前記出力電圧と前記出力電流との位相差に関する物理量を検出する物理量検出部を備え、前記制御部は、前記測定値と、前記物理量検出部によって検出された前記物理量とに基づいて、前記交流電源からの前記交流電力の出力を停止させる、又は、前記交流電力の電力値を小さくするとよい。ＤＣ／ＡＣ変換部における電力損失は、位相状態だけでなく、出力電圧と出力電流との位相差に応じて変動する。詳細には、上記電力損失は、上記位相差が大きくなるほど大きくなり易い。この点、本構成によれば、上記位相差に関する物理量と測定値とに基づいて、交流電力の出力停止等を行うことにより、より好適にＤＣ／ＡＣ変換部の異常を抑制できる。なお、「前記出力電圧と前記出力電流との位相差に関する物理量」とは、例えば力率やＤＣ／ＡＣ変換部の入力電流値と出力電流値との差を含み、且つ、位相差自体を含む。 The power transmission device includes a physical quantity detection unit that detects a physical quantity related to a phase difference between the output voltage and the output current, and the control unit is based on the measured value and the physical quantity detected by the physical quantity detection unit. Then, the output of the AC power from the AC power supply may be stopped, or the power value of the AC power may be reduced. The power loss in the DC / AC converter varies not only in the phase state but also in accordance with the phase difference between the output voltage and the output current. Specifically, the power loss tends to increase as the phase difference increases. In this regard, according to the present configuration, it is possible to more appropriately suppress the abnormality of the DC / AC conversion unit by stopping the output of the AC power based on the physical quantity related to the phase difference and the measured value. The “physical quantity related to the phase difference between the output voltage and the output current” includes, for example, the difference between the power factor and the input current value of the DC / AC converter and the output current value, and also includes the phase difference itself. .
上記送電機器について、前記物理量検出部は、前記物理量として力率を検出するものであり、前記制御部は、前記位相状態が位相進みである場合には、前記測定値が前記進み閾値よりも大きく、且つ、前記力率が予め定められた閾値力率よりも低い場合に、前記交流電源からの前記交流電力の出力を停止させる、又は、前記交流電力の電力値を小さくし、前記位相状態が位相遅れである場合には、前記測定値が前記遅れ閾値よりも大きく、且つ、前記力率が前記閾値力率よりも低い場合に、前記交流電源からの前記交流電力の出力を停止させる、又は、前記交流電力の電力値を小さくするとよい。かかる構成によれば、測定値が位相状態に対応する閾値よりも大きく、且つ、力率が閾値力率よりも低い場合には、交流電力の出力停止等が行われる。これにより、力率が過度に低いことに起因するＤＣ／ＡＣ変換部の異常を好適に抑制できる。 For the power transmission device, the physical quantity detection unit detects a power factor as the physical quantity, and the control unit determines that the measured value is larger than the advance threshold when the phase state is phase advance. And when the power factor is lower than a predetermined threshold power factor, the output of the AC power from the AC power supply is stopped, or the power value of the AC power is reduced, and the phase state is In the case of a phase delay, when the measured value is larger than the delay threshold and the power factor is lower than the threshold power factor, the output of the AC power from the AC power source is stopped, or The power value of the AC power may be reduced. According to this configuration, when the measured value is larger than the threshold corresponding to the phase state and the power factor is lower than the threshold power factor, output of AC power is stopped. Thereby, abnormality of the DC / AC conversion part resulting from an excessively low power factor can be suppressed suitably.
上記送電機器について、前記遅れ閾値及び前記進み閾値は、前記力率に関わらず、一定値であるとよい。かかる構成によれば、遅れ閾値及び進み閾値を可変させる構成と比較して、制御の容易化を図ることができる。 About the said power transmission apparatus, the said delay threshold value and the said advance threshold value are good in it being a constant value irrespective of the said power factor. According to such a configuration, control can be facilitated as compared with a configuration in which the delay threshold and the advance threshold are varied.
上記送電機器について、前記制御部は、前記物理量に応じて、前記遅れ閾値及び前記進み閾値を可変させるものであり、前記物理量が同一である場合において、前記遅れ閾値は前記進み閾値よりも大きいとよい。かかる構成によれば、物理量に応じて、遅れ閾値及び進み閾値を可変させることにより、物理量の変動に好適に対応できる。また、物理量が同一である場合において、遅れ閾値は進み閾値よりも大きいため、位相状態に応じた交流電力の出力停止等を好適に行うことができる。 For the power transmission device, the control unit varies the delay threshold and the advance threshold according to the physical quantity, and when the physical quantity is the same, the delay threshold is greater than the advance threshold. Good. According to such a configuration, it is possible to suitably cope with fluctuations in the physical quantity by varying the delay threshold and the advance threshold according to the physical quantity. Further, when the physical quantities are the same, the delay threshold is larger than the advance threshold, so that it is possible to suitably stop the output of AC power according to the phase state.
上記送電機器について、前記出力電圧は、パルス波形であり、前記位相状態検出部は、前記出力電圧の立ち上がりタイミング又は立ち下がりタイミングにおける前記出力電流の瞬時値の正負に基づいて、前記位相状態が前記位相進みか前記位相遅れかを検出するとよい。かかる構成によれば、出力電圧の立ち上がりタイミング又は立ち下がりタイミングにおける出力電流の瞬時値の正負に基づいて、位相状態が検出される。当該出力電圧の立ち上がりタイミング又は立ち下がりタイミングは、比較的把握し易いタイミングである。また、本構成によれば、上記瞬時値の絶対値を測定することなく、位相状態を検出できる。よって、位相状態の検出を比較的容易に実現できるため、位相状態検出部の構成の簡素化を図ることができる。 For the power transmission device, the output voltage is a pulse waveform, and the phase state detection unit determines whether the phase state is the positive or negative of the instantaneous value of the output current at the rising timing or falling timing of the output voltage. It may be detected whether the phase is advanced or the phase is delayed. According to this configuration, the phase state is detected based on the positive / negative of the instantaneous value of the output current at the rising timing or falling timing of the output voltage. The rise timing or fall timing of the output voltage is a timing that is relatively easy to grasp. Further, according to this configuration, the phase state can be detected without measuring the absolute value of the instantaneous value. Therefore, since the phase state can be detected relatively easily, the configuration of the phase state detector can be simplified.
上記目的を達成する非接触電力伝送装置は、直流電力を予め定められた周波数の交流電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換部を有し、当該交流電力を出力する交流電源と、前記交流電力が入力される１次側コイルと、前記１次側コイルに入力される前記交流電力を非接触で受電可能な２次側コイルと、前記ＤＣ／ＡＣ変換部からの出力電圧と出力電流との位相状態が、前記出力電圧に対して前記出力電流が遅れている位相遅れであるか、前記出力電圧に対して前記出力電流が進んでいる位相進みであるかを検出する位相状態検出部と、前記ＤＣ／ＡＣ変換部の入力電力値、入力電流値、出力電力値、出力電流値のうちのいずれか１つを測定する測定部と、前記測定部の測定値が予め定められた閾値よりも大きい場合に、前記交流電源からの前記交流電力の出力を停止させる、又は、前記交流電力の電力値を小さくする制御部と、を備え、前記位相遅れである場合の前記閾値である遅れ閾値は、前記位相進みの場合の前記閾値である進み閾値よりも大きいことを特徴とする。 A non-contact power transmission apparatus that achieves the above object includes a DC / AC conversion unit that converts DC power into AC power having a predetermined frequency, and an AC power source that outputs the AC power and the AC power is input. Phase state of the output side voltage and output current from the DC / AC converter, and the secondary side coil capable of receiving the AC power input to the primary side coil in a contactless manner Is a phase lag in which the output current is delayed with respect to the output voltage, or a phase state detector that detects whether the output current is in phase advance with respect to the output voltage, and the DC / AC conversion of the input power value, the input current value, the output power value, a measuring unit for measuring any one of output current value, greater than a threshold measurements predetermined of said measuring unit If the alternating current from the alternating current power source A control unit that stops output of force or reduces the power value of the AC power, and the delay threshold that is the threshold in the case of the phase delay is the threshold in the case of the phase advance It is characterized by being larger than the advance threshold.
かかる構成によれば、測定値が閾値よりも大きい場合には、交流電力の出力停止等が行われる。これにより、ＤＣ／ＡＣ変換部の異常を抑制できる。
ここで、本発明者は、位相状態に応じて、ＤＣ／ＡＣ変換部における電力損失が異なることを見出した。詳細には、本発明者は、位相遅れの場合の方が、位相進みの場合と比較して、ＤＣ／ＡＣ変換部の電力損失が小さいことを見出した。そして、この知見に基づいて、比較的電力損失が小さい位相遅れである場合の閾値である遅れ閾値が、比較的電力損失が大きい位相進みの場合の閾値である進み閾値よりも大きく設定されている。これにより、位相状態に応じた交流電力の出力停止等を好適に行うことができ、それを通じてＤＣ／ＡＣ変換部の異常を好適に抑制できる。
According to this configuration, when the measured value is larger than the threshold value, the output of AC power is stopped. Thereby, abnormality of a DC / AC conversion part can be suppressed.
Here, the inventor has found that the power loss in the DC / AC converter varies depending on the phase state. Specifically, the present inventor has found that the power loss of the DC / AC conversion unit is smaller in the case of phase delay than in the case of phase advance. Based on this knowledge, the delay threshold, which is a threshold when the power loss is a relatively small phase delay, is set larger than the advance threshold, which is a threshold when the phase advance has a relatively large power loss. . Thereby, the output stop of the alternating current power etc. according to a phase state can be performed suitably, and abnormality of a DC / AC conversion part can be suppressed suitably through it.
この発明によれば、ＤＣ／ＡＣ変換部の異常を好適に抑制できる。 According to this invention, the abnormality of the DC / AC conversion unit can be suitably suppressed.
以下、送電機器（送電装置）及び非接触電力伝送装置（非接触電力伝送システム）の一実施形態について説明する。
図１に示すように、非接触電力伝送装置１０は、非接触で電力伝送が可能な送電機器１１（地上側機器、１次側機器）及び受電機器２１（車両側機器、２次側機器）を備えている。送電機器１１は地上に設けられており、受電機器２１は車両に搭載されている。
Hereinafter, an embodiment of a power transmission device (power transmission device) and a non-contact power transmission device (non-contact power transmission system) will be described.
As shown in FIG. 1, the non-contact power transmission device 10 includes a power transmission device 11 (ground side device, primary side device) and a power receiving device 21 (vehicle side device, secondary side device) capable of non-contact power transmission. It has. The power transmission device 11 is provided on the ground, and the power receiving device 21 is mounted on the vehicle.
送電機器１１は、予め定められた周波数の交流電力を出力可能な交流電源１２を備えている。交流電源１２は、例えば電圧源であり、インフラとしての系統電源Ｅから外部電力として系統電力が入力された場合に、当該系統電力を交流電力に変換し、その変換された交流電力を出力可能に構成されている。 The power transmission device 11 includes an AC power supply 12 that can output AC power having a predetermined frequency. The AC power source 12 is, for example, a voltage source, and when system power is input as external power from the system power source E as infrastructure, the system power can be converted into AC power, and the converted AC power can be output. It is configured.
詳細には、交流電源１２は、系統電源Ｅから入力される系統電力を直流電力に変換する変換部としてのＡＣ／ＤＣ変換器１２ａと、ＡＣ／ＤＣ変換器１２ａから出力された直流電力が入力されるものであって当該直流電力を交流電力に変換し、その変換された交流電力を出力するＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂ（ＤＣ／ＡＣ変換部）とを備えている。 Specifically, the AC power supply 12 receives an AC / DC converter 12a as a conversion unit that converts system power input from the system power supply E into DC power, and DC power output from the AC / DC converter 12a. A DC / AC converter 12b (DC / AC converter) that converts the DC power into AC power and outputs the converted AC power.
ＡＣ／ＤＣ変換器１２ａは、例えばスイッチング素子１２ａａを有し、当該スイッチング素子１２ａａを周期的にＯＮ／ＯＦＦさせることにより直流電力を出力する。ちなみに、ＡＣ／ＤＣ変換器１２ａは、スイッチング素子１２ａａのＯＮ／ＯＦＦのデューティ比を可変制御することにより、出力する直流電力の電力値を可変（変更可能）に構成されている。 The AC / DC converter 12a includes, for example, a switching element 12aa, and outputs DC power by periodically turning the switching element 12aa on and off. Incidentally, the AC / DC converter 12a is configured such that the power value of the output DC power is variable (changeable) by variably controlling the ON / OFF duty ratio of the switching element 12aa.
ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂは、例えばＤ級増幅器である。詳細には、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂは、互いに直列に接続された第１スイッチング素子Ｑ１及び第２スイッチング素子Ｑ２を有している。各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は例えばｎ型のパワーＭＯＳＦＥＴである。第１スイッチング素子Ｑ１のドレインは、ＡＣ／ＤＣ変換器１２ａの第１出力端（＋端）に接続されており、第２スイッチング素子Ｑ２のソースは、ＡＣ／ＤＣ変換器１２ａの第２出力端（−端）に接続されている。第１スイッチング素子Ｑ１のソースと、第２スイッチング素子Ｑ２のドレインとが接続されており、その接続線はＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの第１出力端に接続されている。また、第２スイッチング素子Ｑ２のソースは、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの第２出力端に接続されている。 The DC / AC converter 12b is, for example, a class D amplifier. Specifically, the DC / AC converter 12b includes a first switching element Q1 and a second switching element Q2 connected in series with each other. Each switching element Q1, Q2 is, for example, an n-type power MOSFET. The drain of the first switching element Q1 is connected to the first output terminal (+ terminal) of the AC / DC converter 12a, and the source of the second switching element Q2 is the second output terminal of the AC / DC converter 12a. Connected to (-end). The source of the first switching element Q1 and the drain of the second switching element Q2 are connected, and the connection line is connected to the first output terminal of the DC / AC converter 12b. The source of the second switching element Q2 is connected to the second output terminal of the DC / AC converter 12b.
かかる構成によれば、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が交互にＯＮ／ＯＦＦすることにより、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂから、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数に対応した交流電力が出力される。また、例えば、第１スイッチング素子Ｑ１がＯＦＦ状態であり、第２スイッチング素子Ｑ２がＯＮ状態である場合、又は、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の双方がＯＦＦ状態である場合には、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂから交流電力は出力されない、つまり交流電力の出力が停止している。 According to this configuration, the switching elements Q1 and Q2 are alternately turned ON / OFF, so that AC power corresponding to the switching frequency of the switching elements Q1 and Q2 is output from the DC / AC converter 12b. Further, for example, when the first switching element Q1 is in the OFF state and the second switching element Q2 is in the ON state, or when both the switching elements Q1 and Q2 are in the OFF state, DC / AC conversion is performed. AC power is not output from the vessel 12b, that is, output of AC power is stopped.
図１に示すように、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂは、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を個別に動作させるドライバ回路１２ｂａを備えている。ドライバ回路１２ｂａは、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の動作モードを、交流電力が出力される出力モード、又は、交流電力の出力が停止している停止モードに設定するものである。 As shown in FIG. 1, the DC / AC converter 12b includes a driver circuit 12ba that operates each switching element Q1, Q2 individually. The driver circuit 12ba sets the operation mode of each switching element Q1, Q2 to an output mode in which AC power is output or a stop mode in which output of AC power is stopped.
ちなみに、第１スイッチング素子Ｑ１がＯＮ状態であり、且つ、第２スイッチング素子Ｑ２がＯＦＦ状態である場合を第１状態とし、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の双方がＯＦＦ状態である場合を第２状態とし、第１スイッチング素子Ｑ１がＯＦＦ状態であり、且つ、第２スイッチング素子Ｑ２がＯＮ状態である場合を第３状態とする。ドライバ回路１２ｂａは、動作モードが出力モードである場合には、第１状態→第２状態→第３状態→第２状態→第１状態→…、という順序で各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を動作させる。すなわち、ドライバ回路１２ｂａは、一旦各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をＯＦＦ状態にしてから、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。換言すれば、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のＯＮ／ＯＦＦの切り替わりの間には、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の双方がＯＦＦ状態となるデッドタイムが存在する。 Incidentally, the case where the first switching element Q1 is in the ON state and the second switching element Q2 is in the OFF state is referred to as the first state, and the case where both the switching elements Q1 and Q2 are both in the OFF state is the second state. A case where the first switching element Q1 is in the OFF state and the second switching element Q2 is in the ON state is defined as a third state. When the operation mode is the output mode, the driver circuit 12ba operates the switching elements Q1 and Q2 in the order of the first state → second state → third state → second state → first state →. . That is, the driver circuit 12ba once turns off the switching elements Q1 and Q2, and then switches on / off the switching elements Q1 and Q2. In other words, there is a dead time during which the switching elements Q1 and Q2 are both turned off between the ON / OFF switching of the switching elements Q1 and Q2.
なお、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、ボディダイオード（寄生ダイオード）Ｄ１，Ｄ２を有している。各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の動作モードが出力モードである場合に生じ得る逆起電力に係る電流は、各ボディダイオードＤ１，Ｄ２を伝送する。 Each switching element Q1, Q2 has body diodes (parasitic diodes) D1, D2. The current related to the back electromotive force that can be generated when the operation mode of each switching element Q1, Q2 is the output mode is transmitted through each body diode D1, D2.
交流電源１２から出力された交流電力は、非接触で受電機器２１に伝送され、受電機器２１に設けられた負荷２２に入力される。具体的には、非接触電力伝送装置１０は、送電機器１１及び受電機器２１間の電力伝送を行うものとして、送電機器１１に設けられた送電器１３と、受電機器２１に設けられた受電器２３とを備えている。 The AC power output from the AC power supply 12 is transmitted to the power receiving device 21 in a non-contact manner, and is input to the load 22 provided in the power receiving device 21. Specifically, the non-contact power transmission apparatus 10 performs power transmission between the power transmission device 11 and the power reception device 21, and includes a power transmitter 13 provided in the power transmission device 11 and a power receiver provided in the power reception device 21. 23.
送電器１３及び受電器２３は同一の構成となっており、両者は磁場共鳴可能に構成されている。詳細には、送電器１３は、互いに並列に接続された１次側コイル１３ａ及び１次側コンデンサ１３ｂからなる共振回路を有している。受電器２３は、互いに並列に接続された２次側コイル２３ａ及び２次側コンデンサ２３ｂからなる共振回路を有している。両共振回路の共振周波数は同一に設定されている。 The power transmitter 13 and the power receiver 23 have the same configuration, and both are configured to be capable of magnetic field resonance. Specifically, the power transmitter 13 has a resonance circuit including a primary side coil 13a and a primary side capacitor 13b connected in parallel to each other. The power receiver 23 has a resonance circuit including a secondary coil 23a and a secondary capacitor 23b connected in parallel to each other. The resonant frequencies of both resonant circuits are set to be the same.
第１スイッチング素子Ｑ１のソースと第２スイッチング素子Ｑ２のドレインとの接続線は、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの第１出力端及び後述するインピーダンス変換器３０を介して、送電器１３の第１入力端（１次側コイル１３ａの一端）に接続されている。第２スイッチング素子Ｑ２のソースは、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの第２出力端及びインピーダンス変換器３０を介して、送電器１３の第２入力端（１次側コイル１３ａの他端）に接続されている。ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂから出力される交流電力は、インピーダンス変換器３０を介して送電器１３に入力される。 The connection line between the source of the first switching element Q1 and the drain of the second switching element Q2 is connected to the first input of the power transmitter 13 via the first output terminal of the DC / AC converter 12b and the impedance converter 30 described later. It is connected to the end (one end of the primary coil 13a). The source of the second switching element Q2 is connected to the second input end of the power transmitter 13 (the other end of the primary coil 13a) via the second output end of the DC / AC converter 12b and the impedance converter 30. ing. The AC power output from the DC / AC converter 12 b is input to the power transmitter 13 via the impedance converter 30.
かかる構成によれば、送電器１３及び受電器２３の相対位置が磁場共鳴可能な位置にある状況において、交流電力が送電器１３（１次側コイル１３ａ）に入力された場合、送電器１３と受電器２３（２次側コイル２３ａ）とが磁場共鳴する。これにより、受電器２３は送電器１３からのエネルギの一部を受け取る。すなわち、受電器２３は、送電器１３から交流電力を受電する。 According to such a configuration, when AC power is input to the power transmitter 13 (primary coil 13a) in a situation where the relative position between the power transmitter 13 and the power receiver 23 is in a position where magnetic resonance can occur, The power receiver 23 (secondary coil 23a) performs magnetic field resonance. As a result, the power receiver 23 receives part of the energy from the power transmitter 13. That is, the power receiver 23 receives AC power from the power transmitter 13.
ちなみに、交流電源１２から出力される交流電力の周波数（各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数）は、送電器１３及び受電器２３間にて電力伝送が可能となるよう、送電器１３及び受電器２３の共振周波数に対応させて設定されている。例えば、交流電力の周波数は、送電器１３及び受電器２３の共振周波数と同一に設定されている。なお、これに限られず、電力伝送が可能な範囲内で、交流電力の周波数と、送電器１３及び受電器２３の共振周波数とが、ずれていてもよい。 Incidentally, the frequency of the AC power output from the AC power source 12 (the switching frequency of each of the switching elements Q1 and Q2) is such that power transmission is possible between the power transmitter 13 and the power receiver 23. 23 corresponding to the resonance frequency. For example, the frequency of AC power is set to be the same as the resonance frequency of the power transmitter 13 and the power receiver 23. However, the present invention is not limited thereto, and the frequency of the AC power and the resonance frequency of the power transmitter 13 and the power receiver 23 may be deviated within a range where power transmission is possible.
受電器２３によって受電された交流電力が入力される負荷２２は、例えば整流器（ＡＣ／ＤＣ変換部）と、整流器によって整流された直流電力が入力される車両用バッテリとを含む。受電器２３によって受電された交流電力は、車両用バッテリの充電に用いられる。 The load 22 to which AC power received by the power receiver 23 is input includes, for example, a rectifier (AC / DC converter) and a vehicle battery to which DC power rectified by the rectifier is input. The AC power received by the power receiver 23 is used for charging the vehicle battery.
送電機器１１は、ＡＣ／ＤＣ変換器１２ａやＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂ（詳細にはドライバ回路１２ｂａ）等の制御を行う送電側コントローラ１４を備えている。
詳細には、送電側コントローラ１４は、交流電力の出力を開始させる場合には、ＡＣ／ＤＣ変換器１２ａに対して、直流電力の電力値に関する情報である電力値情報が含まれた出力指示信号を送信する。ＡＣ／ＤＣ変換器１２ａは、上記出力指示信号に基づいて、スイッチング素子１２ａａを、上記電力値情報に対応したデューティ比で周期的にＯＮ／ＯＦＦさせる。これにより、上記電力値情報の電力値の直流電力がＡＣ／ＤＣ変換器１２ａから出力される。
The power transmission device 11 includes a power transmission side controller 14 that controls the AC / DC converter 12a, the DC / AC converter 12b (specifically, the driver circuit 12ba), and the like.
In detail, when starting the output of AC power, the power transmission side controller 14 outputs to the AC / DC converter 12a an output instruction signal including power value information that is information related to the power value of DC power. Send. The AC / DC converter 12a periodically turns on / off the switching element 12aa at a duty ratio corresponding to the power value information based on the output instruction signal. Thereby, the direct current power of the power value information is output from the AC / DC converter 12a.
一方、送電側コントローラ１４は、交流電力の出力を停止させる場合にはＡＣ／ＤＣ変換器１２ａに停止指示信号を送信する。ＡＣ／ＤＣ変換器１２ａは、上記停止指示信号に基づいて、スイッチング素子１２ａａを、ＡＣ／ＤＣ変換器１２ａから直流電力が出力されない状態（例えばＯＦＦ状態）にする。 On the other hand, the power transmission side controller 14 transmits a stop instruction signal to the AC / DC converter 12a when stopping the output of the AC power. The AC / DC converter 12a sets the switching element 12aa to a state where no DC power is output from the AC / DC converter 12a (for example, an OFF state) based on the stop instruction signal.
また、送電側コントローラ１４は、ドライバ回路１２ｂａに対して、パルス信号と、動作モードを指示する指示信号とを送信する。ドライバ回路１２ｂａは、指示信号にて指示された動作モードが出力モードである場合には、入力されるパルス信号の周波数で各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にＯＮ／ＯＦＦさせる。一方、ドライバ回路１２ｂａは、指示信号にて指示された動作モードが停止モードである場合には、例えば、第１スイッチング素子Ｑ１をＯＦＦ状態にし、且つ、第２スイッチング素子Ｑ２をＯＮ状態にしたり、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の双方をＯＦＦ状態にしたりする。 The power transmission side controller 14 transmits a pulse signal and an instruction signal for instructing an operation mode to the driver circuit 12ba. When the operation mode instructed by the instruction signal is the output mode, the driver circuit 12ba alternately turns on / off the switching elements Q1 and Q2 at the frequency of the input pulse signal. On the other hand, the driver circuit 12ba, when the operation mode designated by the instruction signal is a stop mode, for example, the first switching element Q1 is in the OFF state, and, or the second switching element Q2 in the ON state The switching elements Q1 and Q2 are both turned off.
ちなみに、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの出力電圧は、パルス信号の周波数と同一周波数のパルス波形である。この場合、出力電圧のデューティ比は、パルス信号のデューティ比と同一である。 Incidentally, the output voltage of the DC / AC converter 12b is a pulse waveform having the same frequency as the frequency of the pulse signal. In this case, the duty ratio of the output voltage is the same as the duty ratio of the pulse signal.
受電機器２１は、送電側コントローラ１４と無線通信可能に構成された受電側コントローラ２４を備えている。非接触電力伝送装置１０は、各コントローラ１４，２４間にて情報のやり取りを通じて、電力伝送の開始又は終了などを行う。 The power receiving device 21 includes a power receiving side controller 24 configured to be capable of wireless communication with the power transmitting side controller 14. The non-contact power transmission device 10 starts or ends power transmission through the exchange of information between the controllers 14 and 24.
図１に示すように、送電機器１１は、交流電源１２（詳細にはＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂ）と送電器１３との間に設けられ、インピーダンス変換を行うインピーダンス変換器３０を備えている。インピーダンス変換器３０は、例えばトランスやＬＣ回路等で構成されている。 As illustrated in FIG. 1, the power transmission device 11 includes an impedance converter 30 that is provided between an AC power source 12 (specifically, a DC / AC converter 12b) and a power transmitter 13 and performs impedance conversion. The impedance converter 30 is composed of, for example, a transformer or an LC circuit.
ここで、インピーダンス変換器３０の入力端（ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの出力端）から負荷２２までを１つの電源負荷とする。この場合、インピーダンス変換器３０は、交流電源１２（ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂ）から予め定められた特定電力値Ｐｔの交流電力が出力されている場合における電源負荷に対する力率λが「１」に近づく（好ましくは一致する）ように送電器１３（１次側コイル１３ａ）の入力インピーダンスをインピーダンス変換する。換言すれば、インピーダンス変換器３０のインピーダンスは、交流電源１２から特定電力値Ｐｔの交流電力が出力されている場合に力率λが「１」に近づく（好ましくは一致する）ように設定されている。すなわち、本実施形態のインピーダンス変換器３０は、力率改善回路である。なお、力率λとは、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂ（交流電源１２）の出力電圧と出力電流との位相差に対応しており、力率λが「１」に近づくとは、上記位相差が「０」に近づくことと等価である。本明細書において位相差は絶対値として扱う。 Here, one load from the input end of the impedance converter 30 (the output end of the DC / AC converter 12b) to the load 22 is defined as one power source load. In this case, the impedance converter 30 has a power factor λ of “1” with respect to the power supply load when AC power having a predetermined specific power value Pt is output from the AC power supply 12 (DC / AC converter 12b). Impedance conversion is performed on the input impedance of the power transmitter 13 (primary coil 13a) so as to approach (preferably match). In other words, the impedance of the impedance converter 30 is set so that the power factor λ approaches (preferably coincides) with “1” when the AC power having the specific power value Pt is output from the AC power supply 12. Yes. That is, the impedance converter 30 of this embodiment is a power factor correction circuit. The power factor λ corresponds to the phase difference between the output voltage and the output current of the DC / AC converter 12b (AC power supply 12). When the power factor λ approaches “1”, the phase difference Is equivalent to approaching “0”. In this specification, the phase difference is treated as an absolute value.
ちなみに、送電側コントローラ１４は、特定電力値Ｐｔの電力値情報が含まれた出力指示信号をＡＣ／ＤＣ変換器１２ａに送信し、且つ、出力モードの指示信号及びパルス信号をドライバ回路１２ｂａに送信することにより、交流電源１２から特定電力値Ｐｔの交流電力を出力させる。 Incidentally, the power transmission side controller 14 transmits the output instruction signal including the power value information of the specific power value Pt to the AC / DC converter 12a, and transmits the output mode instruction signal and the pulse signal to the driver circuit 12ba. By doing this, the AC power of the specific power value Pt is output from the AC power supply 12.
ここで、力率λが低く（悪く）なると、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂ（詳細には各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２）の電力損失（負担）が大きくなる。このため、仮にＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂから出力される電力値である出力電力値Ｐｏｕｔが正常値であったとしても、力率λが過度に低い場合には、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の電力損失が過度に大きくなり、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂに異常が発生し得る。 Here, when the power factor λ is low (bad), the power loss (burden) of the DC / AC converter 12b (specifically, each switching element Q1, Q2) increases. Therefore, even if the output power value Pout, which is the power value output from the DC / AC converter 12b, is a normal value, if the power factor λ is excessively low, the power of each switching element Q1, Q2 The loss becomes excessively large, and an abnormality may occur in the DC / AC converter 12b.
さらに、本発明者らは、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの出力電圧と出力電流との位相状態に応じて、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の電力損失が異なることを見出した。詳細には、本発明者は、位相状態が出力電圧に対して出力電流が遅れている位相遅れの場合の方が、出力電圧に対して出力電流が進んでいる位相進みの場合と比較して、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の電力損失が小さいことを見出した。 Furthermore, the present inventors have found that the power loss of each switching element Q1, Q2 differs depending on the phase state between the output voltage and output current of the DC / AC converter 12b. Specifically, the present inventor has compared the case where the phase state is a phase delay in which the output current is delayed with respect to the output voltage as compared with the case of the phase advance in which the output current is advanced with respect to the output voltage. The present inventors have found that the power loss of each switching element Q1, Q2 is small.
上記知見の一考察について図２を用いて詳細に説明する。図２（ａ）〜図２（ｃ）は、位相状態が位相遅れである状況下における各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の切り替わり時の電流を説明するための回路図であり、図２（ｄ）〜図２（ｆ）は、位相状態が位相進みである状況下における各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の切り替わり時の電流を説明するための回路図である。 A consideration of the above findings will be described in detail with reference to FIG. 2 (a) to 2 (c) are circuit diagrams for explaining the current at the time of switching of the switching elements Q1 and Q2 under the situation where the phase state is phase lag, and FIG. FIG. 2F is a circuit diagram for explaining the current when the switching elements Q1 and Q2 are switched under the situation where the phase state is phase advance.
まず、位相遅れである場合について説明する。位相状態が位相遅れである場合、図２（ａ）に示すように、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が第１状態から第２状態に切り替わる直前のタイミングにおいては、第１スイッチング素子Ｑ１を介して、ＡＣ／ＤＣ変換器１２ａからインピーダンス変換器３０を通って送電器１３（１次側コイル１３ａ）に向けて正の電流Ｉ１が流れている。 First, the case of phase delay will be described. When the phase state is phase lag, as shown in FIG. 2A, at the timing immediately before each switching element Q1, Q2 switches from the first state to the second state, via the first switching element Q1, A positive current I1 flows from the AC / DC converter 12a through the impedance converter 30 toward the power transmitter 13 (primary coil 13a).
その後、図２（ｂ）に示すように、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が第２状態となったタイミングでは、１次側コイル１３ａの逆起電力によって、第２ボディダイオードＤ２を介して、正の電流Ｉ１が流れる。そして、図２（ｃ）に示すように、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が第２状態から第３状態に切り替わると、第２スイッチング素子Ｑ２を介して、正の電流Ｉ１が流れる。この場合、第２ボディダイオードＤ２には逆方向の電圧は印加されない。 Thereafter, as shown in FIG. 2 (b), at the timing when each of the switching elements Q1 and Q2 enters the second state, a positive electromotive force of the primary coil 13a causes a positive polarity via the second body diode D2. Current I1 flows. As shown in FIG. 2C, when each switching element Q1, Q2 is switched from the second state to the third state, a positive current I1 flows through the second switching element Q2. In this case, a reverse voltage is not applied to the second body diode D2.
次に、位相進みである場合について説明する。位相状態が位相進みである場合、図２（ｄ）に示すように、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が第１状態から第２状態に切り替わる直前のタイミングにおいては、第１スイッチング素子Ｑ１を介して、送電器１３からインピーダンス変換器３０を通ってＡＣ／ＤＣ変換器１２ａに向けて負の電流Ｉ２が流れている。 Next, the case of phase advance will be described. When the phase state is phase advance, as shown in FIG. 2D, at the timing immediately before each switching element Q1, Q2 switches from the first state to the second state, via the first switching element Q1, A negative current I2 flows from the power transmitter 13 through the impedance converter 30 toward the AC / DC converter 12a.
その後、図２（ｅ）に示すように、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が第２状態となったタイミングでは、１次側コイル１３ａの逆起電力によって、第１ボディダイオードＤ１を介して、負の電流Ｉ２が流れる。そして、図２（ｆ）に示すように、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が第３状態となったタイミングでは、第２スイッチング素子Ｑ２を介して、負の電流Ｉ２が流れる。 Thereafter, as shown in FIG. 2 (e), at the timing when each of the switching elements Q1, Q2 enters the second state, a negative electromotive force of the primary coil 13a causes a negative polarity via the first body diode D1. A current I2 flows. As shown in FIG. 2F, a negative current I2 flows through the second switching element Q2 at the timing when the switching elements Q1 and Q2 are in the third state.
ここで、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が第２状態から第３状態に切り替わることによって、第１ボディダイオードＤ１に印加される電圧が、順方向から逆方向に切り替わる。これにより、第１ボディダイオードＤ１のリカバリ特性によって、第１ボディダイオードＤ１及び第２スイッチング素子Ｑ２を介して、リカバリ時間だけ貫通電流Ｉｘが流れる。当該貫通電流Ｉｘが発生する分だけ、位相状態が位相遅れである場合と比較して、位相状態が位相進みである場合のＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの電力損失が大きくなり易い。 Here, when each switching element Q1, Q2 is switched from the second state to the third state, the voltage applied to the first body diode D1 is switched from the forward direction to the reverse direction. Thereby, the through current Ix flows for the recovery time through the first body diode D1 and the second switching element Q2 due to the recovery characteristic of the first body diode D1. Compared with the case where the phase state is phase lag, the power loss of the DC / AC converter 12b is likely to increase as much as the through current Ix is generated as compared with the case where the phase state is phase lag.
これに対して、本実施形態の送電機器１１（非接触電力伝送装置１０）は、上記位相状態や力率λに応じて変動するＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの電力損失に対応可能に構成されている。この点について以下に詳細に説明する。 On the other hand, the power transmission device 11 (non-contact power transmission device 10) of the present embodiment is configured to be able to cope with the power loss of the DC / AC converter 12b that varies according to the phase state and the power factor λ. Yes. This point will be described in detail below.
図１に示すように、送電機器１１は、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの出力電力値Ｐｏｕｔを測定する測定部としての出力電力値測定部３１を備えている。出力電力値測定部３１は、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの出力電圧値Ｖｏｕｔ及び出力電流値Ｉｏｕｔを測定し、その測定結果からＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの出力電力値Ｐｏｕｔを算出する。なお、出力電圧値Ｖｏｕｔ及び出力電流値Ｉｏｕｔは、例えば実効値である。 As illustrated in FIG. 1, the power transmission device 11 includes an output power value measurement unit 31 as a measurement unit that measures the output power value Pout of the DC / AC converter 12b. The output power value measuring unit 31 measures the output voltage value Vout and the output current value Iout of the DC / AC converter 12b, and calculates the output power value Pout of the DC / AC converter 12b from the measurement results. The output voltage value Vout and the output current value Iout are, for example, effective values.
送電機器１１は、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの出力電圧と出力電流との位相差に関する物理量としての力率λを検出する力率検出部３２を備えている。力率検出部３２は、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの入力電流値Ｉｉｎと、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの出力電流値Ｉｏｕｔとを測定し、その２つの値から力率λを検出する。詳細には、力率λは、出力電流値Ｉｏｕｔに対する入力電流値Ｉｉｎの商（Ｉｉｎ／Ｉｏｕｔ）である。なお、力率検出部３２が物理量検出部に対応する。 The power transmission device 11 includes a power factor detection unit 32 that detects a power factor λ as a physical quantity related to the phase difference between the output voltage and the output current of the DC / AC converter 12b. The power factor detector 32 measures the input current value Iin of the DC / AC converter 12b and the output current value Iout of the DC / AC converter 12b, and detects the power factor λ from these two values. Specifically, the power factor λ is a quotient (Iin / Iout) of the input current value Iin with respect to the output current value Iout. The power factor detection unit 32 corresponds to the physical quantity detection unit.
図１に示すように、送電機器１１は、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの出力電圧と出力電流との位相状態を検出する位相状態検出部３３を備えている。位相状態検出部３３は、送電側コントローラ１４からドライバ回路１２ｂａに向かうパルス信号と、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの出力電流とに基づいて、位相状態が位相進みか位相遅れかを検出する。 As illustrated in FIG. 1, the power transmission device 11 includes a phase state detection unit 33 that detects a phase state between the output voltage and the output current of the DC / AC converter 12b. The phase state detection unit 33 detects whether the phase state is phase advance or phase lag based on the pulse signal from the power transmission side controller 14 toward the driver circuit 12ba and the output current of the DC / AC converter 12b.
位相状態検出部３３による検出態様について図３を用いて詳細に説明する。なお、図３（ｂ）において、太線の波形はＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの出力電圧を示し、細線の波形はＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの出力電流を示す。 A detection mode by the phase state detection unit 33 will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 3B, the thick line waveform indicates the output voltage of the DC / AC converter 12b, and the thin line waveform indicates the output current of the DC / AC converter 12b.
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、パルス信号と、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの出力電圧とは同期しており、詳細には、パルス信号の立ち上がりタイミングと、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの出力電圧の立ち上がりタイミングとは、ほぼ同時となっている。 As shown in FIGS. 3A and 3B, the pulse signal and the output voltage of the DC / AC converter 12b are synchronized. Specifically, the rise timing of the pulse signal and the DC / AC The rising timing of the output voltage of the converter 12b is almost the same.
かかる構成において、位相状態検出部３３は、パルス信号の立ち上がりタイミングにおける出力電流の瞬時値の正負を検出し、当該正負によって位相状態を検出（特定）する。詳細には、位相状態検出部３３は、パルス信号の立ち上がりタイミングにおける出力電流の瞬時値が正である（「０」よりも大きい）場合には、位相状態が位相進みであると判定する一方、パルス信号の立ち上がりタイミングにおける出力電流の瞬時値が負である（「０」よりも小さい）場合には、位相状態が位相遅れであると判定する。 In such a configuration, the phase state detection unit 33 detects the positive / negative of the instantaneous value of the output current at the rising timing of the pulse signal, and detects (identifies) the phase state based on the positive / negative. Specifically, when the instantaneous value of the output current at the rising timing of the pulse signal is positive (greater than “0”), the phase state detection unit 33 determines that the phase state is phase advance, When the instantaneous value of the output current at the rising timing of the pulse signal is negative (smaller than “0”), it is determined that the phase state is phase lag.
図１に示すように、出力電力値測定部３１は、測定された出力電力値Ｐｏｕｔに関する情報を送電側コントローラ１４に送信する。同様に、力率検出部３２は、検出された力率λに関する情報を送電側コントローラ１４に送信し、位相状態検出部３３は、位相状態に関する情報を送電側コントローラ１４に送信する。 As illustrated in FIG. 1, the output power value measurement unit 31 transmits information regarding the measured output power value Pout to the power transmission side controller 14. Similarly, the power factor detection unit 32 transmits information regarding the detected power factor λ to the power transmission side controller 14, and the phase state detection unit 33 transmits information regarding the phase state to the power transmission side controller 14.
送電側コントローラ１４は、交流電源１２から交流電力が出力されている場合には、これら出力電力値Ｐｏｕｔ、力率λ及び位相状態に基づいて、当該交流電力の出力の停止制御を行う停止制御処理を定期的に実行している。当該停止制御処理について以下に詳細に説明する。 When AC power is output from the AC power supply 12, the power transmission side controller 14 performs stop control processing for performing stop control of the output of the AC power based on the output power value Pout, the power factor λ, and the phase state. Is running regularly. The stop control process will be described in detail below.
図４に示すように、まずステップＳ１０１では、送電側コントローラ１４は、位相状態検出部３３の検出結果、力率検出部３２の検出結果及び出力電力値測定部３１の測定結果から、現状の位相状態、力率λ及び出力電力値Ｐｏｕｔを把握する。 As shown in FIG. 4, first, in step S <b> 101, the power transmission side controller 14 determines the current phase from the detection result of the phase state detection unit 33, the detection result of the power factor detection unit 32, and the measurement result of the output power value measurement unit 31. The state, power factor λ, and output power value Pout are grasped.
その後、ステップＳ１０２では、送電側コントローラ１４は、力率λが予め定められた閾値力率λｔｈよりも低いか否かを判定する。
送電側コントローラ１４は、力率λが閾値力率λｔｈ以上である場合には、ステップＳ１０２を否定判定して、ステップＳ１０７に進む一方、力率λが閾値力率λｔｈよりも低い場合には、ステップＳ１０３にて、位相状態が位相進みか否かを判定する。
Thereafter, in step S102, the power transmission side controller 14 determines whether or not the power factor λ is lower than a predetermined threshold power factor λth.
If the power factor λ is greater than or equal to the threshold power factor λth, the power transmission side controller 14 makes a negative determination in step S102 and proceeds to step S107. On the other hand, if the power factor λ is lower than the threshold power factor λth, In step S103, it is determined whether or not the phase state is a phase advance.
送電側コントローラ１４は、位相状態が位相進みである場合、ステップＳ１０４に進み、出力電力値Ｐｏｕｔが予め定められた進み閾値Ｐ１よりも大きいか否かを判定する。
ここで、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂが正常に動作可能な出力電力値Ｐｏｕｔの上限値又は当該上限値に対して所定のマージン分だけ小さい値を許容電力値とする。図５（ａ）に示すように、許容電力値は、力率λに依存するパラメータであり、詳細には力率λが高くなるに従って大きくなる。この場合、進み閾値Ｐ１は、例えば位相状態が位相進みである状況下における許容電力値の最小値である。
If the phase state is phase advance, the power transmission side controller 14 proceeds to step S104, and determines whether or not the output power value Pout is larger than a predetermined advance threshold value P1.
Here, the upper limit value of the output power value Pout at which the DC / AC converter 12b can operate normally or a value smaller than the upper limit value by a predetermined margin is set as the allowable power value. As shown in FIG. 5A, the allowable power value is a parameter that depends on the power factor λ, and specifically increases as the power factor λ increases. In this case, the advance threshold value P1 is, for example, the minimum value of the allowable power value in a situation where the phase state is phase advance.
図４に示すように、送電側コントローラ１４は、出力電力値Ｐｏｕｔが進み閾値Ｐ１よりも大きい場合には、ステップＳ１０５にて、交流電力の出力を停止させる出力停止処理を実行して、本停止制御処理を終了する。詳細には、送電側コントローラ１４は、ＡＣ／ＤＣ変換器１２ａに対して停止指示信号を送信するとともに、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂのドライバ回路１２ｂａに対して停止モードの指示信号を送信する。 As shown in FIG. 4, when the output power value Pout is larger than the threshold value P1 when the output power value Pout is larger than the threshold value P1, the power transmission side controller 14 performs an output stop process for stopping the output of the AC power and performs the main stop The control process ends. Specifically, the power transmission side controller 14 transmits a stop instruction signal to the AC / DC converter 12a and transmits a stop mode instruction signal to the driver circuit 12ba of the DC / AC converter 12b.
一方、送電側コントローラ１４は、出力電力値Ｐｏｕｔが進み閾値Ｐ１以下である場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）には、ステップＳ１０７に進む。
また、送電側コントローラ１４は、位相状態が位相遅れである場合、ステップＳ１０３を否定判定して、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、送電側コントローラ１４は、出力電力値Ｐｏｕｔが予め定められた遅れ閾値Ｐ２よりも大きいか否かを判定する。
On the other hand, if the output power value Pout is less than or equal to the threshold value P1 (step S104: NO), the power transmission side controller 14 proceeds to step S107.
If the phase state is phase lag, the power transmission side controller 14 makes a negative determination in step S103 and proceeds to step S106. In step S106, the power transmission side controller 14 determines whether or not the output power value Pout is larger than a predetermined delay threshold value P2.
ここで、既に説明した通り、位相状態に応じて、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの電力損失が変動する。このため、許容電力値は、位相状態に応じて変動する。詳細には、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、位相遅れである場合の許容電力値は、位相進みである場合の許容電力値よりも大きくなっている。 Here, as already described, the power loss of the DC / AC converter 12b varies depending on the phase state. For this reason, the allowable power value varies depending on the phase state. Specifically, as shown in FIGS. 5A and 5B, the allowable power value in the case of phase delay is larger than the allowable power value in the case of phase advance.
この許容電力値の違いに対応させて、遅れ閾値Ｐ２は、進み閾値Ｐ１よりも大きく設定されている。なお、遅れ閾値Ｐ２は、例えば位相状態が位相遅れである状況下における許容電力値の最小値である。 Corresponding to this difference in allowable power value, the delay threshold value P2 is set larger than the advance threshold value P1. Note that the delay threshold value P2 is a minimum value of the allowable power value under a situation where the phase state is a phase delay, for example.
図４に示すように、送電側コントローラ１４は、出力電力値Ｐｏｕｔが遅れ閾値Ｐ２よりも大きい場合には、ステップＳ１０５にて出力停止処理を実行して、本停止制御処理を終了する一方、出力電力値Ｐｏｕｔが遅れ閾値Ｐ２以下である場合には、ステップＳ１０７に進む。 As shown in FIG. 4, when the output power value Pout is larger than the delay threshold value P2, the power transmission side controller 14 executes the output stop process in step S105 and ends the stop control process. If the power value Pout is equal to or less than the delay threshold value P2, the process proceeds to step S107.
ステップＳ１０７では、送電側コントローラ１４は、電力値を変更することなく交流電力の出力を継続する出力継続処理を実行する。そして、送電側コントローラ１４は、本停止制御処理を終了する。 In step S107, the power transmission side controller 14 performs the output continuation process which continues the output of alternating current power, without changing an electric power value. And the power transmission side controller 14 complete | finishes this stop control process.
すなわち、送電側コントローラ１４は、位相状態が位相進みである状況において、力率λが閾値力率λｔｈよりも低く、且つ、出力電力値Ｐｏｕｔが進み閾値Ｐ１よりも大きい場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ、且つ、ステップＳ１０４：ＹＥＳ）に、交流電力の出力を停止させる。一方、送電側コントローラ１４は、位相状態が位相進みである状況において、力率λが閾値力率λｔｈ以上、又は、出力電力値Ｐｏｕｔが進み閾値Ｐ１以下である場合（ステップＳ１０２：ＮＯ、又は、ステップＳ１０４：ＮＯ）には、電力値を変更することなく交流電力の出力を継続する。 That is, in the situation where the phase state is phase advance, the power transmission controller 14 has a power factor λ lower than the threshold power factor λth and an output power value Pout greater than the advance threshold P1 (step S102: YES, And the output of alternating current power is stopped in step S104: YES). On the other hand, when the power state λ is greater than or equal to the threshold power factor λth or the output power value Pout is less than or equal to the threshold value P1 in the situation where the phase state is phase advance, the power transmission side controller 14 (NO in step S102) In step S104: NO), the output of AC power is continued without changing the power value.
また、送電側コントローラ１４は、位相状態が位相遅れである状況において、力率λが閾値力率λｔｈよりも低く、且つ、出力電力値Ｐｏｕｔが遅れ閾値Ｐ２よりも大きい場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ、且つ、ステップＳ１０６：ＹＥＳ）に、交流電力の出力を停止させる。一方、送電側コントローラ１４は、位相状態が位相遅れである状況において、力率λが閾値力率λｔｈ以上、又は、出力電力値Ｐｏｕｔが遅れ閾値Ｐ２以下である場合（ステップＳ１０２：ＮＯ、又は、ステップＳ１０６：ＮＯ）には、電力値を変更することなく交流電力の出力を継続する。 The power transmission side controller 14 also has a case where the power factor λ is lower than the threshold power factor λth and the output power value Pout is larger than the delay threshold P2 in a situation where the phase state is phase lag (step S102: YES, And the output of alternating current power is stopped in step S106: YES). On the other hand, when the power state λ is equal to or greater than the threshold power factor λth or the output power value Pout is equal to or less than the delay threshold value P2 in a situation where the phase state is phase lag (step S102: NO, or In step S106: NO), the output of AC power is continued without changing the power value.
次に本実施形態の作用について図５を用いて説明する。
図５（ａ）の１点鎖線で示すように、位相状態が位相進みである状況下では、力率λが閾値力率λｔｈよりも低く、且つ、出力電力値Ｐｏｕｔが進み閾値Ｐ１よりも大きい領域が、交流電力の出力が停止する第１停止領域Ａ１である。
Next, the effect | action of this embodiment is demonstrated using FIG.
As indicated by the one-dot chain line in FIG. 5A, under the situation where the phase state is phase advance, the power factor λ is lower than the threshold power factor λth and the output power value Pout is greater than the advance threshold P1. The region is a first stop region A1 where the output of AC power stops.
また、図５（ｂ）の１点鎖線に示すように、位相状態が位相遅れである状況下では、力率λが閾値力率λｔｈよりも低く、且つ、出力電力値Ｐｏｕｔが遅れ閾値Ｐ２よりも大きい領域が、交流電力の出力が停止する第２停止領域Ａ２である。この場合、第２停止領域Ａ２は、第１停止領域Ａ１よりも狭くなっているため、位相状態が位相遅れである場合には、交流電力の出力が継続され易い。 Further, as shown by the one-dot chain line in FIG. 5B, under the situation where the phase state is phase lag, the power factor λ is lower than the threshold power factor λth and the output power value Pout is lower than the lag threshold P2. Is a second stop region A2 where the output of AC power stops. In this case, since the second stop area A2 is narrower than the first stop area A1, when the phase state is phase lag, the output of AC power is easily continued.
以上詳述した本実施形態によれば以下の効果を奏する。
（１）直流電力を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂを有する交流電源１２と、交流電力が入力される送電器１３（１次側コイル１３ａ）とを備えている送電機器１１は、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの出力電力値Ｐｏｕｔと位相状態とに基づいて、交流電力の出力を停止させる送電側コントローラ１４を備えている。詳細には、送電機器１１は、出力電力値Ｐｏｕｔを測定する出力電力値測定部３１と、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの出力電圧と出力電流との位相状態が、位相遅れか位相進みかを検出する位相状態検出部３３とを備えている。送電側コントローラ１４は、位相状態が位相進みである状況下では出力電力値Ｐｏｕｔが進み閾値Ｐ１よりも大きい場合に交流電力の出力を停止させる一方、位相状態が位相遅れである状況下では出力電力値Ｐｏｕｔが遅れ閾値Ｐ２よりも大きい場合に交流電力の出力を停止させる。この場合、遅れ閾値Ｐ２は進み閾値Ｐ１よりも大きく設定されている。これにより、不要な交流電力の出力停止を回避できる。
According to the embodiment described above in detail, the following effects are obtained.
(1) A power transmission device 11 including an AC power source 12 having a DC / AC converter 12b that converts DC power into AC power, and a power transmitter 13 (primary coil 13a) to which AC power is input. Based on the output power value Pout and the phase state of the DC / AC converter 12b, a power transmission side controller 14 for stopping the output of the AC power is provided. Specifically, the power transmission device 11 detects whether the phase state between the output power value measurement unit 31 that measures the output power value Pout and the output voltage and output current of the DC / AC converter 12b is phase lag or phase advance. And a phase state detection unit 33 for performing the above operation. The power transmission side controller 14 stops the output of the AC power when the output power value Pout is larger than the threshold value P1 under the situation where the phase state is phase advance, while the output power is under the situation where the phase state is phase lag When the value Pout is larger than the delay threshold value P2, the output of AC power is stopped. In this case, the delay threshold value P2 is set larger than the advance threshold value P1. Thereby, the output stop of the unnecessary alternating current power can be avoided.
詳述すると、仮に、出力電力値Ｐｏｕｔが進み閾値Ｐ１よりも大きい場合には、位相状態に関わらず、交流電力の出力が停止される構成を想定する。この場合、位相状態が位相遅れである状況下において出力電力値Ｐｏｕｔが進み閾値Ｐ１よりも大きく且つ遅れ閾値Ｐ２よりも小さい場合には、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂが正常に動作する状況にも関わらず、交流電力の出力が停止してしまう不都合が生じ得る。これに対して、本実施形態によれば、上記不都合を回避できる。なお、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂが正常に動作する状況とは、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの電力損失が正常値である（比較的小さい）状況とも言える。 More specifically, it is assumed that when the output power value Pout is larger than the advance threshold value P1, the output of AC power is stopped regardless of the phase state. In this case, when the output power value Pout is larger than the advance threshold value P1 and smaller than the delay threshold value P2 in a situation where the phase state is phase lag, the DC / AC converter 12b operates normally. However, there may be a disadvantage that the output of the AC power stops. On the other hand, according to the present embodiment, the above inconvenience can be avoided. The situation where the DC / AC converter 12b operates normally can be said to be a situation where the power loss of the DC / AC converter 12b is a normal value (relatively small).
特に、出力電力値Ｐｏｕｔは、１次側コイル１３ａと２次側コイル２３ａとの相対位置によって変動し得る。このため、上記のように不要な交流電力の出力停止が行われると、１次側コイル１３ａと２次側コイル２３ａとの相対位置の変動の許容範囲が狭くなってしまう場合がある。これに対して、本実施形態では、上記のような不要な交流電力の出力停止を回避することを通じて、上記相対位置の変動の許容範囲を広げることができる。よって、１次側コイル１３ａと２次側コイル２３ａとの位置ずれに好適に対応できる。 In particular, the output power value Pout can vary depending on the relative position between the primary side coil 13a and the secondary side coil 23a. For this reason, if the output of unnecessary AC power is stopped as described above, the allowable range of fluctuations in the relative position between the primary side coil 13a and the secondary side coil 23a may be narrowed. On the other hand, in the present embodiment, it is possible to widen the allowable range of the relative position fluctuation by avoiding the unnecessary output stop of the AC power as described above. Therefore, it can respond suitably to the position shift of the primary side coil 13a and the secondary side coil 23a.
（２）送電機器１１は、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの出力電圧と出力電流との位相差に関する物理量としての力率λを検出する力率検出部３２を備えている。送電側コントローラ１４は、力率検出部３２によって検出された力率λと出力電力値Ｐｏｕｔとに基づいて、交流電力の出力の停止制御を行う。詳細には、送電側コントローラ１４は、力率λが閾値力率λｔｈよりも低い場合であって、出力電力値Ｐｏｕｔが閾値（位相進みである場合には進み閾値Ｐ１、位相遅れである場合には遅れ閾値Ｐ２）よりも大きい場合に、交流電力の出力を停止させる。これにより、出力電力値Ｐｏｕｔが正常値であっても力率λが低いことに起因して発生し得るＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの過度な電力損失を抑制できる。 (2) The power transmission device 11 includes a power factor detection unit 32 that detects a power factor λ as a physical quantity related to the phase difference between the output voltage and the output current of the DC / AC converter 12b. The power transmission side controller 14 performs AC power output stop control based on the power factor λ detected by the power factor detection unit 32 and the output power value Pout. Specifically, the power transmission side controller 14 is in the case where the power factor λ is lower than the threshold power factor λth and the output power value Pout is a threshold value (advancing threshold value P1 if the phase is advanced, and a phase delay). Stops the output of AC power when the delay threshold value P2) is greater than the delay threshold value P2). Thereby, even if the output power value Pout is a normal value, an excessive power loss of the DC / AC converter 12b that can occur due to the low power factor λ can be suppressed.
（３）送電側コントローラ１４は、力率λが閾値力率λｔｈよりも低い場合であっても、出力電力値Ｐｏｕｔが上記閾値以下である場合には、電力値を変更することなく交流電力の出力を継続する。力率λが閾値力率λｔｈよりも低い場合であっても、出力電力値Ｐｏｕｔが上記閾値以下である場合には、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの電力損失は比較的小さい。この点、本構成によれば、上記のような場合には、電力値を変更することなく交流電力の出力が継続される。これにより、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの電力損失が比較的小さい状況であるにも関わらず、交流電力の出力停止が行われることを回避できる。 (3) Even if the power factor λ is lower than the threshold power factor λth, the power transmission-side controller 14 can change the AC power without changing the power value if the output power value Pout is not more than the threshold value. Continue output. Even when the power factor λ is lower than the threshold power factor λth, the power loss of the DC / AC converter 12b is relatively small when the output power value Pout is equal to or less than the threshold value. In this regard, according to this configuration, in the above case, the output of AC power is continued without changing the power value. Thereby, it is possible to avoid the AC power output from being stopped despite the fact that the power loss of the DC / AC converter 12b is relatively small.
また、本構成によれば、出力電力値Ｐｏｕｔの過渡現象に好適に対応できる。当該効果について図６を用いて詳述する。図６は、送電側コントローラ１４によって特定電力値Ｐｔの交流電力の出力が指示されてからの出力電力値Ｐｏｕｔと力率λとの変化の様子を模式的に示すグラフである。なお、図６においては、各タイミングｔ１〜ｔ５における力率λ及び出力電力値Ｐｏｕｔをプロットして示す。 Further, according to this configuration, it is possible to suitably cope with a transient phenomenon of the output power value Pout. The effect will be described in detail with reference to FIG. FIG. 6 is a graph schematically showing how the output power value Pout and the power factor λ change after the power transmission controller 14 instructs the output of the AC power having the specific power value Pt. In FIG. 6, the power factor λ and the output power value Pout at each timing t1 to t5 are plotted.
図６に示すように、送電側コントローラ１４からＡＣ／ＤＣ変換器１２ａ及びＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂに対して特定電力値Ｐｔの交流電力の出力指示が行われると、時間経過に伴って、出力電力値Ｐｏｕｔが徐々に大きくなる。 As shown in FIG. 6, when an instruction to output AC power having a specific power value Pt is given from the power transmission side controller 14 to the AC / DC converter 12 a and the DC / AC converter 12 b, the output is output as time elapses. The power value Pout gradually increases.
ここで、既に説明した通り、送電機器１１のインピーダンス変換器３０は、特定電力値Ｐｔの交流電力が出力される場合に、力率λが「１」に近づくように構成されている。このため、力率λは、出力電力値Ｐｏｕｔが小さい段階、すなわち送電側コントローラ１４からの出力指示タイミングから十分な時間が経過していない段階では低く、出力電力値Ｐｏｕｔが大きくなるに従って高くなる。よって、仮に力率λが閾値力率λｔｈよりも低い場合には、出力電力値Ｐｏｕｔに関わらず交流電力の出力が停止される構成とすると、出力電力値Ｐｏｕｔが特定電力値Ｐｔに到達する前に、交流電力の出力が停止してしまうという不都合が生じる。 Here, as already described, the impedance converter 30 of the power transmission device 11 is configured such that the power factor λ approaches “1” when the AC power having the specific power value Pt is output. Therefore, the power factor λ is low when the output power value Pout is small, that is, when a sufficient time has not elapsed since the output instruction timing from the power transmission side controller 14, and increases as the output power value Pout increases. Therefore, if the power factor λ is lower than the threshold power factor λth, the output of the AC power is stopped regardless of the output power value Pout, before the output power value Pout reaches the specific power value Pt. In addition, there is a disadvantage that the output of the AC power stops.
これに対して、本実施形態では、力率λが閾値力率λｔｈよりも低い場合であっても、出力電力値Ｐｏｕｔが閾値以下であれば、電力値が変更されることなく交流電力の出力が継続される。これにより、上記不都合を回避できる。 In contrast, in the present embodiment, even when the power factor λ is lower than the threshold power factor λth, if the output power value Pout is equal to or less than the threshold value, the output of AC power is not changed without changing the power value. Will continue. Thereby, the inconvenience can be avoided.
（４）送電側コントローラ１４は、力率λが閾値力率λｔｈ以上である場合には、出力電力値Ｐｏｕｔに関わらず、交流電力の出力を継続する。これにより、電源負荷に対して効率的に電力を入力させることができる。 (4) When the power factor λ is equal to or greater than the threshold power factor λth, the power transmission side controller 14 continues to output AC power regardless of the output power value Pout. Thereby, electric power can be efficiently input with respect to a power supply load.
（５）遅れ閾値Ｐ２及び進み閾値Ｐ１は、力率λに関わらず一定値である。これにより、力率λに応じて遅れ閾値Ｐ２及び進み閾値Ｐ１を可変させる構成と比較して、制御の容易化を図ることができる。 (5) The delay threshold value P2 and the advance threshold value P1 are constant values regardless of the power factor λ. Thereby, control can be facilitated as compared with the configuration in which the delay threshold value P2 and the advance threshold value P1 are varied according to the power factor λ.
（６）ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂが正常に動作可能な上限値又はそれよりも所定のマージン分だけ小さい出力電力値Ｐｏｕｔを許容電力値とする。当該許容電力値は力率λに依存するパラメータである。この場合、遅れ閾値Ｐ２は、位相状態が位相遅れである状況下において力率λに応じて変動する許容電力値の最小値に設定されており、進み閾値Ｐ１は、位相状態が位相進みである状況下において力率λに応じて変動する許容電力値の最小値に設定されている。これにより、力率λがどのように変動した場合であっても出力電力値Ｐｏｕｔが許容電力値よりも大きくなることを抑制できる。 (6) The upper limit value at which the DC / AC converter 12b can normally operate or the output power value Pout smaller than the upper limit value by a predetermined margin is set as the allowable power value. The allowable power value is a parameter that depends on the power factor λ. In this case, the delay threshold value P2 is set to the minimum value of the allowable power value that varies in accordance with the power factor λ in a situation where the phase state is phase delay, and the advance threshold value P1 is that the phase state is phase advance. Under the circumstances, it is set to the minimum value of the allowable power value that varies according to the power factor λ. Accordingly, it is possible to suppress the output power value Pout from becoming larger than the allowable power value regardless of how the power factor λ varies.
（７）ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの出力電圧は、パルス波形であり、位相状態検出部３３は、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの出力電圧の立ち上がりタイミングにおけるＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの出力電流の瞬時値の正負に基づいて、位相状態が位相進みか位相遅れかを検出する。当該ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの出力電圧の立ち上がりタイミングは比較的容易に把握できるタイミングである。また、上記構成によれば、瞬時値の絶対値を測定することなく、位相状態を検出できる。これにより、位相状態の検出を比較的容易に実現できるため、位相状態検出部３３の構成の簡素化を図ることができる。 (7) The output voltage of the DC / AC converter 12b is a pulse waveform, and the phase state detector 33 instantaneously outputs the output current of the DC / AC converter 12b at the rising timing of the output voltage of the DC / AC converter 12b. Based on whether the value is positive or negative, it is detected whether the phase state is phase advance or phase lag. The rising timing of the output voltage of the DC / AC converter 12b is a timing that can be grasped relatively easily. Moreover, according to the said structure, a phase state is detectable, without measuring the absolute value of an instantaneous value. Thereby, since the detection of the phase state can be realized relatively easily, the configuration of the phase state detection unit 33 can be simplified.
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 位相状態検出部３３は、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの出力電圧（パルス信号）の立ち下がりタイミングにおける出力電流の瞬時値の正負で位相状態を検出してもよい。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
The phase state detection unit 33 may detect the phase state based on whether the instantaneous value of the output current at the falling timing of the output voltage (pulse signal) of the DC / AC converter 12b is positive or negative.
○ 図７に示すように、位相状態検出部３３は、出力電圧（パルス信号）の立ち上がりタイミングから出力電流の瞬時値が「０」となるまでの期間Ｔｘに基づいて、位相状態を検出してもよい。 As shown in FIG. 7, the phase state detection unit 33 detects the phase state based on the period Tx from the rising timing of the output voltage (pulse signal) until the instantaneous value of the output current becomes “0”. Also good.
詳細には、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、位相状態検出部３３は、上記期間Ｔｘがパルス信号の周期Ｔｐの１／４よりも長ければ、位相状態が位相進みであると判定する。一方、図７（ａ）及び図７（ｃ）に示すように、位相状態検出部３３は、上記期間Ｔｘがパルス信号の周期Ｔｐの１／４よりも短ければ、位相状態が位相遅れであると判定するとよい。この場合、出力電圧の立ち上がりタイミングと瞬時値の検出タイミングとがずれているため、瞬時値の検出時において出力電圧の立ち上がりタイミングに生じ得るノイズの影響を受けにくい。よって、ノイズに起因する誤検出を抑制できる。 Specifically, as shown in FIGS. 7A and 7B, the phase state detection unit 33 determines that the phase state is phase advanced if the period Tx is longer than ¼ of the period Tp of the pulse signal. It is determined that On the other hand, as shown in FIG. 7A and FIG. 7C, the phase state detection unit 33 has a phase lag if the period Tx is shorter than 1/4 of the period Tp of the pulse signal. It is good to judge. In this case, since the rising timing of the output voltage is shifted from the detection timing of the instantaneous value, it is difficult to be influenced by noise that may occur at the rising timing of the output voltage when detecting the instantaneous value. Therefore, erroneous detection due to noise can be suppressed.
なお、本別例においては、上記期間Ｔｘから位相差を検出してもよい。この場合、力率検出部３２を省略できる。つまり、位相状態検出部３３は、位相状態だけでなく、位相差を検出するものであってもよい。但し、位相差に関する物理量としての力率λを容易に検出できる点に着目すれば、入力電流値Ｉｉｎ及び出力電流値Ｉｏｕｔから力率λを検出する方が好ましい。 In this example, the phase difference may be detected from the period Tx. In this case, the power factor detection unit 32 can be omitted. That is, the phase state detection unit 33 may detect not only the phase state but also the phase difference. However, it is preferable to detect the power factor λ from the input current value Iin and the output current value Iout, focusing on the fact that the power factor λ as a physical quantity related to the phase difference can be easily detected.
○ また、位相状態検出部３３は、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの出力電圧の立ち上がりタイミング又は立ち下がりタイミングから、出力電流の瞬時値が極大値又は極小値となるタイミングまでの期間に基づいて、位相状態を検出してもよい。要は、位相状態検出部３３は、位相状態を検出することができれば、その具体的な構成は任意である。 In addition, the phase state detection unit 33 determines the phase based on the period from the rising timing or falling timing of the output voltage of the DC / AC converter 12b to the timing at which the instantaneous value of the output current becomes the maximum value or the minimum value. A state may be detected. In short, the specific configuration of the phase state detection unit 33 is arbitrary as long as the phase state can be detected.
○ 実施形態では、遅れ閾値Ｐ２及び進み閾値Ｐ１は、位相状態に応じて可変となっている一方、位相差（力率λ）に関わらず一定値となっていたが、これに限られない。例えば、送電側コントローラ１４は、遅れ閾値Ｐ２及び進み閾値Ｐ１を、力率λに応じて可変させてもよい。この場合の停止制御処理について以下に説明する。 In the embodiment, while the delay threshold value P2 and the advance threshold value P1 are variable according to the phase state, they are constant values regardless of the phase difference (power factor λ), but are not limited thereto. For example, the power transmission side controller 14 may vary the delay threshold value P2 and the advance threshold value P1 according to the power factor λ. The stop control process in this case will be described below.
図８に示すように、まずステップＳ２０１にて、送電側コントローラ１４は、現状の位相状態、力率λ及び出力電力値Ｐｏｕｔを把握する。なお、ステップＳ１０１にて把握された現状の力率λを、便宜上、検出力率λ０とする。 As shown in FIG. 8, first, in step S201, the power transmission side controller 14 grasps the current phase state, power factor λ, and output power value Pout. For the sake of convenience, the current power factor λ grasped in step S101 is set as a detection power factor λ0.
そして、送電側コントローラ１４は、ステップＳ２０２にて、位相状態が位相進みか否かを判定する。位相状態が位相進みである場合には、送電側コントローラ１４は、ステップＳ２０３にて、出力電力値Ｐｏｕｔが、検出力率λ０に対応した進み閾値Ｐ１（λ）である進み閾値Ｐ１（λ０）よりも大きいか否かを判定する。ここで、本別例の進み閾値Ｐ１（λ）は、力率λに依存する関数として設定されており、詳細には位相状態が位相進みである場合における許容電力値と一致するように設定されている。そして、進み閾値Ｐ１（λ０）は、進み閾値Ｐ１（λ）に対して検出力率λ０を代入した場合の値である。 And the power transmission side controller 14 determines whether a phase state is a phase advance in step S202. If the phase state is phase advance, in step S203, the power transmission controller 14 determines that the output power value Pout is greater than the advance threshold P1 (λ0), which is the advance threshold P1 (λ) corresponding to the detected power factor λ0. It is determined whether or not it is larger. Here, the advance threshold value P1 (λ) of this example is set as a function that depends on the power factor λ, and specifically, is set to match the allowable power value when the phase state is phase advance. ing. The advance threshold value P1 (λ0) is a value when the detection power factor λ0 is substituted for the advance threshold value P1 (λ).
送電側コントローラ１４は、出力電力値Ｐｏｕｔが進み閾値Ｐ１（λ０）よりも大きい場合には、ステップＳ２０４にて出力停止処理を実行して、本停止制御処理を終了する一方、出力電力値Ｐｏｕｔが進み閾値Ｐ１（λ０）以下である場合には、ステップＳ２０６にて出力継続処理を実行して、本停止制御処理を終了する。 When the output power value Pout is larger than the advance threshold value P1 (λ0), the power transmission side controller 14 executes the output stop process in step S204 and ends the stop control process, while the output power value Pout is If it is equal to or smaller than the advance threshold value P1 (λ0), an output continuation process is executed in step S206, and the stop control process is terminated.
また、位相状態が位相遅れである場合には、送電側コントローラ１４は、ステップＳ２０２を否定判定し、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５では、送電側コントローラ１４は、出力電力値Ｐｏｕｔが、検出力率λ０に対応した遅れ閾値Ｐ２（λ）である遅れ閾値Ｐ２（λ０）よりも大きいか否かを判定する。ここで、本別例の遅れ閾値Ｐ２（λ）は、力率λに依存する関数として設定されており、詳細には位相状態が位相遅れである場合における許容電力値と一致するように設定されている。 If the phase state is phase lag, the power transmission side controller 14 makes a negative determination in step S202 and proceeds to step S205. In step S205, the power transmission side controller 14 determines whether or not the output power value Pout is larger than a delay threshold value P2 (λ0) that is a delay threshold value P2 (λ) corresponding to the detection power factor λ0. Here, the delay threshold value P2 (λ) of this example is set as a function that depends on the power factor λ, and specifically, is set to match the allowable power value when the phase state is phase delay. ing.
かかる構成によれば、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、本別例の第１停止領域Ａ１１及び第２停止領域Ａ１２は、許容電力値のグラフに沿った形状となる。これにより、より好適に不要な交流電力の出力停止を回避できる。 According to such a configuration, as shown in FIGS. 9A and 9B, the first stop region A11 and the second stop region A12 of this different example have a shape along the graph of the allowable power value. . As a result, it is possible to more appropriately avoid unnecessary output stop of AC power.
ちなみに、本別例においては、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、力率λが同一である場合において、遅れ閾値Ｐ２（λ）は、進み閾値Ｐ１（λ）よりも大きく設定されている。 Incidentally, in this example, as shown in FIGS. 9A and 9B, when the power factor λ is the same, the delay threshold value P2 (λ) is larger than the advance threshold value P1 (λ). It is set large.
○ 力率λに代えて、進み閾値Ｐ１及び遅れ閾値Ｐ２を、位相の関数としてもよい。詳細には、例えば位相進みの場合を正とし、位相遅れの場合を負とするものであって、絶対値が位相差である位相に対応させて、進み閾値と遅れ閾値とを設定してもよい。 Instead of the power factor λ, the advance threshold value P1 and the delay threshold value P2 may be functions of the phase. Specifically, for example, the phase advance case is positive and the phase delay case is negative, and the advance threshold value and the delay threshold value may be set corresponding to the phase whose absolute value is the phase difference. Good.
○ なお、上記構成に限られず、例えば、送電側コントローラ１４は、位相状態が位相進みである状況下において、力率λが閾値力率λｔｈよりも低い場合には、出力電力値Ｐｏｕｔと第１進み閾値とを比較する一方、力率λが閾値力率λｔｈ以上である場合には、出力電力値Ｐｏｕｔと、第１進み閾値よりも大きい第２進み閾値とを比較する構成でもよい。詳細には、送電側コントローラ１４は、位相状態が位相進みである状況下において、（Ａ）力率λが閾値力率λｔｈよりも低く、且つ、出力電力値Ｐｏｕｔが第１進み閾値よりも大きい場合、又は、（Ｂ）力率λが閾値力率λｔｈ以上であり、且つ、出力電力値Ｐｏｕｔが第２進み閾値よりも大きい場合には、交流電力の出力を停止する。一方、送電側コントローラ１４は、（Ａ），（Ｂ）以外の場合には、電力値を変更することなく交流電力の出力を継続する。なお、第２進み閾値は、例えば力率λが閾値力率λｔｈである場合の許容電力値に設定されているとよい。 In addition, the power transmission side controller 14 is not limited to the above-described configuration. For example, the power transmission side controller 14 determines the output power value Pout and the first power when the power factor λ is lower than the threshold power factor λth in a situation where the phase state is phase advance. While comparing the advance threshold value, when the power factor λ is equal to or greater than the threshold power factor λth, the output power value Pout may be compared with a second advance threshold value that is larger than the first advance threshold value. Specifically, the power transmission side controller 14 (A) the power factor λ is lower than the threshold power factor λth and the output power value Pout is larger than the first advance threshold under a situation where the phase state is phase advance. Or (B) when the power factor λ is equal to or greater than the threshold power factor λth and the output power value Pout is greater than the second advance threshold, the output of the AC power is stopped. On the other hand, in cases other than (A) and (B), the power transmission side controller 14 continues the output of AC power without changing the power value. Note that the second advance threshold value may be set to an allowable power value when the power factor λ is the threshold power factor λth, for example.
同様に、送電側コントローラ１４は、位相状態が位相遅れである状況下において、力率λが閾値力率λｔｈよりも低い場合には、出力電力値Ｐｏｕｔと第１遅れ閾値とを比較する一方、力率λが閾値力率λｔｈ以上である場合には、出力電力値Ｐｏｕｔと、第１遅れ閾値よりも大きい第２遅れ閾値とを比較する構成でもよい。この場合、第２遅れ閾値は、例えば力率λが閾値力率λｔｈである場合の許容電力値に設定されているとよい。なお、かかる別例においては、第１遅れ閾値は第１進み閾値よりも大きく設定されており、第２遅れ閾値は第２進み閾値よりも大きく設定されているとよい。 Similarly, the power transmission side controller 14 compares the output power value Pout with the first delay threshold value when the power factor λ is lower than the threshold power factor λth under the situation where the phase state is phase lag, When the power factor λ is equal to or greater than the threshold power factor λth, the output power value Pout may be compared with a second delay threshold value that is greater than the first delay threshold value. In this case, the second delay threshold value may be set to an allowable power value when the power factor λ is the threshold power factor λth, for example. In such another example, the first delay threshold value may be set larger than the first advance threshold value, and the second delay threshold value may be set larger than the second advance threshold value.
○ 実施形態では、ステップＳ１０２の処理では、力率λを用いたが、これに限られない。例えば、力率λに代えて、入力電流値Ｉｉｎと出力電流値Ｉｏｕｔとの電流差を用いてもよい。この場合、送電機器１１は、力率検出部３２に代えて（又は加えて）、上記電流差を検出する電流差検出部を備えているとよい。そして、送電側コントローラ１４は、ステップＳ１０２では、電流差検出部によって検出された上記電流差が予め定められた閾値電流差よりも大きいか否かを判定するとよい。 In the embodiment, the power factor λ is used in the process of step S102, but is not limited thereto. For example, a current difference between the input current value Iin and the output current value Iout may be used instead of the power factor λ. In this case, the power transmission device 11 may include a current difference detection unit that detects the current difference instead of (or in addition to) the power factor detection unit 32. In step S102, the power transmission side controller 14 may determine whether or not the current difference detected by the current difference detection unit is greater than a predetermined threshold current difference.
また、送電機器１１は、力率検出部３２に代えて、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの出力電圧と出力電流との位相差自体を検出する位相差検出部を備えていてもよい。この場合、ステップＳ１０２では、送電側コントローラ１４は、上記位相差が予め定められた閾値位相差（例えば閾値力率λｔｈに対応する位相差）よりも大きいか否かを判定するとよい。 In addition, the power transmission device 11 may include a phase difference detection unit that detects the phase difference itself between the output voltage and the output current of the DC / AC converter 12b instead of the power factor detection unit 32. In this case, in step S102, the power transmission controller 14 may determine whether or not the phase difference is larger than a predetermined threshold phase difference (for example, a phase difference corresponding to the threshold power factor λth).
要は、ステップＳ１０２の判定処理では、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの出力電圧と出力電流との位相差に関する物理量、詳細には相対的に上記位相差に対して変動し易く（変動量が大きく）、且つ、その他のパラメータ（例えば出力電力値Ｐｏｕｔ等）には変動しにくい（変動量が小さい）パラメータを用いるとよい。 In short, in the determination process in step S102, the physical quantity relating to the phase difference between the output voltage and the output current of the DC / AC converter 12b, more specifically, it is relatively easy to fluctuate relative to the phase difference (the fluctuation amount is large). In addition, other parameters (for example, the output power value Pout) may be parameters that are less likely to vary (small variation).
○ 力率検出部３２を省略し、ステップＳ１０２の処理を省略してもよい。要は、送電側コントローラ１４は、出力電力値Ｐｏｕｔ及び位相状態のみに基づいて、交流電力の出力の停止制御を行ってもよい。 The power factor detection unit 32 may be omitted and the process of step S102 may be omitted. In short, the power transmission side controller 14 may perform the stop control of the output of the AC power based only on the output power value Pout and the phase state.
○ 位相状態検出部３３は、パルス信号に代えて、出力電圧の立ち上がりタイミングを検出するものであってもよい。
○ 実施形態では、ステップＳ１０４及びステップＳ１０６の処理では、出力電力値Ｐｏｕｔを用いたが、これに限られない。例えば、送電機器１１は、出力電力値測定部３１に代えて、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの入力電力値を測定する入力電力値測定部を備えていてもよい。入力電力値測定部は、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの入力電圧値及び入力電流値Ｉｉｎを測定し、これらの値から入力電力値を算出し、その算出結果を送電側コントローラ１４に送信する。送電側コントローラ１４は、ステップＳ１０４等では、入力電力値が進み閾値Ｐ１等よりも大きいか否かを判定する。この場合であっても、上述した（１）等の効果を奏する。
The phase state detector 33 may detect the rising timing of the output voltage instead of the pulse signal.
In the embodiment, the output power value Pout is used in the processes of step S104 and step S106, but the present invention is not limited to this. For example, the power transmission device 11 may include an input power value measurement unit that measures the input power value of the DC / AC converter 12b instead of the output power value measurement unit 31. The input power value measurement unit measures the input voltage value and the input current value Iin of the DC / AC converter 12b, calculates the input power value from these values, and transmits the calculation result to the power transmission side controller 14. In step S104 or the like, the power transmission side controller 14 determines whether or not the input power value is larger than the advance threshold value P1 or the like. Even in this case, the above-described effects (1) and the like are exhibited.
また、ステップＳ１０４等の処理では、出力電力値Ｐｏｕｔに代えて、入力電流値Ｉｉｎを用いてもよいし、出力電流値Ｉｏｕｔを用いてもよい。この場合、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの入力電圧値又は出力電圧値Ｖｏｕｔの測定、及び、入力電力値又は出力電力値Ｐｏｕｔの算出を省略することができるため、構成の簡素化を図ることができる。 Further, in the processing in step S104 and the like, the input current value Iin may be used instead of the output power value Pout, or the output current value Iout may be used. In this case, since the measurement of the input voltage value or output voltage value Vout of the DC / AC converter 12b and the calculation of the input power value or output power value Pout can be omitted, the configuration can be simplified. .
要は、送電機器１１は、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの入力電力値、入力電流値Ｉｉｎ、出力電力値Ｐｏｕｔ又は出力電流値Ｉｏｕｔを測定する測定部を備え、送電側コントローラ１４は、その測定部によって測定された測定値と閾値（位相進みである場合には進み閾値、位相遅れである場合には遅れ閾値）との比較を行えばよい。この場合、測定対象に応じて、比較対象の進み閾値及び遅れ閾値を変更するとよい。また、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂが正常に動作可能な許容値（例えば許容電力値や許容電流値）は、測定対象に合わせて適宜変更される。 In short, the power transmission device 11 includes a measurement unit that measures the input power value, the input current value Iin, the output power value Pout, or the output current value Iout of the DC / AC converter 12b. The measured value measured in step (1) may be compared with a threshold value (advance threshold value if phase advance, delay threshold value if phase lag). In this case, it is preferable to change the advance threshold value and the delay threshold value of the comparison target according to the measurement target. In addition, an allowable value (for example, an allowable power value or an allowable current value) at which the DC / AC converter 12b can normally operate is appropriately changed according to the measurement target.
○ 送電機器１１は、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの入力電力値、入力電流値Ｉｉｎ、出力電力値Ｐｏｕｔ及び出力電流値Ｉｏｕｔのうち少なくとも２つを測定する測定部を備えていてもよい。この場合、送電側コントローラ１４は、上記少なくとも２つの測定結果に基づいて、交流電力の出力を停止するか否かを判定してもよい。 The power transmission device 11 may include a measurement unit that measures at least two of the input power value, the input current value Iin, the output power value Pout, and the output current value Iout of the DC / AC converter 12b. In this case, the power transmission side controller 14 may determine whether or not to stop the output of the AC power based on the at least two measurement results.
○ 送電側コントローラ１４は、ステップＳ１０５の出力停止処理に代えて、交流電力の電力値を小さくする処理を実行してもよい。詳細には、例えば送電側コントローラ１４は、現状の電力値よりも小さい電力値が設定された電力値情報を含む出力指示信号をＡＣ／ＤＣ変換器１２ａに送信するとよい。この場合であっても、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの電力損失の軽減を図ることができる。 O The power transmission side controller 14 may perform the process which makes the electric power value of alternating current power small instead of the output stop process of step S105. Specifically, for example, the power transmission side controller 14 may transmit an output instruction signal including power value information in which a power value smaller than the current power value is set to the AC / DC converter 12a. Even in this case, the power loss of the DC / AC converter 12b can be reduced.
○ 出力電力値測定部３１、力率検出部３２及び位相状態検出部３３は、送電側コントローラ１４に搭載されていてもよい。
○ 外部電力として所定の電力値の直流電力が入力されてもよい。この場合、ＡＣ／ＤＣ変換器１２ａを省略してもよいし、ＡＣ／ＤＣ変換器１２ａに代えてＤＣ／ＤＣコンバータを設けてもよい。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータが変換部に対応する。
The output power value measurement unit 31, the power factor detection unit 32, and the phase state detection unit 33 may be mounted on the power transmission side controller 14.
○ DC power having a predetermined power value may be input as external power. In this case, the AC / DC converter 12a may be omitted, or a DC / DC converter may be provided instead of the AC / DC converter 12a. In this case, the DC / DC converter corresponds to the conversion unit.
○ インピーダンス変換器３０を複数設けてもよい。また、インピーダンス変換器３０を省略してもよい。
○ ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂの具体的な構成は任意であり、例えばスイッチング素子を１つ有するＥ級増幅器であってもよいし、４つのスイッチング素子を有するブリッジ回路であってもよい。
A plurality of impedance converters 30 may be provided. Further, the impedance converter 30 may be omitted.
The specific configuration of the DC / AC converter 12b is arbitrary, and may be, for example, a class E amplifier having one switching element or a bridge circuit having four switching elements.
○ ＡＣ／ＤＣ変換器１２ａの具体的な構成は任意であり、直流電力の電力値を可変にできない構成であってもよい。また、ＡＣ／ＤＣ変換器１２ａは、例えば昇圧型又は昇降圧型であってもよい。 The specific configuration of the AC / DC converter 12a is arbitrary, and may be a configuration in which the power value of DC power cannot be made variable. Further, the AC / DC converter 12a may be, for example, a step-up type or a step-up / step-down type.
○ 各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２はパワー型のＭＯＳＦＥＴであったが、これに限られず、ＩＧＢＴ等他のスイッチング素子を用いてもよい。また、ボディダイオードＤ１，Ｄ２に代えて、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に並列に接続される２つのダイオードを別途設けてもよい。要は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に対して並列に接続されるダイオードは、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に内蔵されたものであってもよいし、別途取り付けられるものであってもよい。 Each switching element Q1, Q2 is a power MOSFET, but is not limited thereto, and other switching elements such as IGBTs may be used. Further, instead of the body diodes D1 and D2, two diodes connected in parallel to the switching elements Q1 and Q2 may be separately provided. In short, the diodes connected in parallel to the switching elements Q1 and Q2 may be built in the switching elements Q1 and Q2, or may be separately attached.
○ ドライバ回路１２ｂａの出力モードにおいてデッドタイム（第２状態）を省略してもよい。
○ 交流電力の出力を停止させる具体的な構成は任意であり、例えばＡＣ／ＤＣ変換器１２ａの前段又は後段の電力伝送経路上にコンタクタを設け、送電側コントローラ１４が当該コンタクタをＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替える構成でもよい。
The dead time (second state) may be omitted in the output mode of the driver circuit 12ba.
○ The specific configuration for stopping the output of AC power is arbitrary. For example, a contactor is provided on the power transmission path before or after the AC / DC converter 12a, and the power transmission side controller 14 turns the contactor off from the ON state. It may be configured to switch to a state.
○ 停止制御処理の実行主体は、送電側コントローラ１４に限られず任意であり、例えば受電側コントローラ２４が実行してもよい。この場合、送電側コントローラ１４は、上記停止制御処理に必要な情報を適宜受電側コントローラ２４に送信するとよい。また、受電側コントローラ２４は、必要に応じて送電側コントローラ１４に対して各種指示を行い、送電側コントローラ１４は、上記各種指示に従って、ＤＣ／ＡＣ変換器１２ｂやＡＣ／ＤＣ変換器１２ａ等の制御を行うとよい。 ○ The execution subject of the stop control process is not limited to the power transmission side controller 14, and may be arbitrary, for example, the power reception side controller 24. In this case, the power transmission side controller 14 may appropriately transmit information necessary for the stop control process to the power reception side controller 24. Moreover, the power receiving side controller 24 gives various instructions with respect to the power transmission side controller 14 as needed, and the power transmission side controller 14 performs DC / AC converter 12b, AC / DC converter 12a, etc. according to the said various instructions. Control is good.
○ 交流電源１２は、電圧源に限られず、電力源や電流源であってもよい。
○ 送電器１３の共振周波数と受電器２３の共振周波数とは同一に設定されていたが、これに限られず、電力伝送が可能な範囲内で両者を異ならせてもよい。
The AC power supply 12 is not limited to a voltage source, and may be a power source or a current source.
The resonance frequency of the power transmitter 13 and the resonance frequency of the power receiver 23 are set to be the same. However, the present invention is not limited to this, and they may be different within a range where power transmission is possible.
○ 送電器１３と受電器２３とは同一の構成であったが、これに限られず、異なる構成であってもよい。
○ 各コンデンサ１３ｂ，２３ｂを省略してもよい。この場合、各コイル１３ａ，２３ａの寄生容量を用いて磁場共鳴させる。
The power transmitter 13 and the power receiver 23 have the same configuration, but are not limited to this, and may have different configurations.
Each capacitor 13b, 23b may be omitted. In this case, magnetic field resonance is performed using the parasitic capacitances of the coils 13a and 23a.
○ 受電機器２１の搭載対象は任意であり、例えばロボットや電動車いす等に搭載されてもよい。
○ 実施形態では、１次側コイル１３ａと１次側コンデンサ１３ｂとは並列に接続されていたが、これに限られず、両者は直列に接続されていてもよい。同様に、２次側コイル２３ａと２次側コンデンサ２３ｂとは、直列に接続されていてもよい。
○ The power receiving device 21 may be mounted on any object, and may be mounted on, for example, a robot or an electric wheelchair.
In embodiment, although the primary side coil 13a and the primary side capacitor | condenser 13b were connected in parallel, it is not restricted to this, Both may be connected in series. Similarly, the secondary coil 23a and the secondary capacitor 23b may be connected in series.
○ 実施形態では、非接触の電力伝送を実現させるために磁場共鳴を用いたが、これに限られず、電磁誘導を用いてもよい。
○ 実施形態では、受電器２３にて受電された交流電力は車両用バッテリの充電に用いられたが、これに限られず、別の用途に用いてもよい。
In the embodiment, magnetic field resonance is used in order to realize non-contact power transmission. However, the present invention is not limited to this, and electromagnetic induction may be used.
In the embodiment, the AC power received by the power receiver 23 is used for charging the vehicle battery, but is not limited thereto, and may be used for other purposes.
○ 送電器１３は、１次側コイル１３ａ及び１次側コンデンサ１３ｂからなる共振回路と、その共振回路と電磁誘導で結合する１次側結合コイルとを有してもよい。同様に、受電器２３は、２次側コイル２３ａ及び２次側コンデンサ２３ｂからなる共振回路と、その共振回路と電磁誘導で結合する２次側結合コイルとを有してもよい。 The power transmitter 13 may include a resonance circuit including a primary side coil 13a and a primary side capacitor 13b, and a primary side coupling coil that is coupled to the resonance circuit by electromagnetic induction. Similarly, the power receiver 23 may include a resonance circuit including a secondary coil 23a and a secondary capacitor 23b, and a secondary coupling coil coupled to the resonance circuit by electromagnetic induction.
次に、上記実施形態及び別例から把握できる好適な一例について以下に記載する。
（イ）前記制御部は、前記位相状態が位相進みである場合には、前記測定値が前記進み閾値以下、又は、前記力率が前記閾値力率以上である場合に、電力値を変更することなく前記交流電源からの前記交流電力の出力を継続し、前記位相状態が位相遅れである場合には、前記測定値が前記遅れ閾値以下、又は、前記力率が前記閾値力率以上である場合に、電力値を変更することなく前記交流電源からの前記交流電力の出力を継続する請求項４に記載の送電機器。
Next, a preferable example that can be grasped from the embodiment and another example will be described below.
(A) When the phase state is phase advance, the control unit changes the power value when the measured value is not more than the advance threshold or when the power factor is not less than the threshold power factor. If the output of the AC power from the AC power supply is continued and the phase state is phase lag, the measured value is equal to or less than the lag threshold, or the power factor is equal to or greater than the threshold power factor. In this case, the power transmission device according to claim 4, wherein the output of the AC power from the AC power supply is continued without changing the power value.
（ロ）前記交流電源と前記１次側コイルとの間に設けられ、インピーダンス変換を行うインピーダンス変換部を備え、前記インピーダンス変換部は、前記交流電源から予め定められた特定電力値の交流電力が出力されている場合に、前記位相差が０に近づくように前記１次側コイルの入力インピーダンスをインピーダンス変換する請求項２〜６及び（イ）のうちいずれか一項に記載の送電機器。 (B) Provided between the AC power source and the primary side coil and provided with an impedance conversion unit that performs impedance conversion, and the impedance conversion unit receives AC power having a predetermined specific power value from the AC power source. The power transmission device according to any one of claims 2 to 6 and (A), wherein, when output, impedance conversion is performed on the input impedance of the primary coil so that the phase difference approaches zero.
（ハ）前記交流電源は、外部電力を直流電力に変換するものであって、当該直流電力の電力値を変更可能な変換部を備えている請求項１〜６及び（イ），（ロ）のうちいずれか一項に記載の送電機器。 (C) The AC power source converts external power into DC power, and includes a conversion unit capable of changing the power value of the DC power. (A), (B) The power transmission apparatus as described in any one of these.
（ニ）前記ＤＣ／ＡＣ変換部は、互いに直列に接続された第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子に対して並列に接続された第１ダイオードと、前記第２スイッチング素子に対して並列に接続された第２ダイオードと、を備え、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との接続線が前記１次側コイルに接続されている請求項１〜６及び（イ）〜（ハ）のうちいずれか一項に記載の送電機器。なお、本構成における各ダイオードは、各スイッチング素子とは別に設けられているものであってもよいし、例えば各スイッチング素子がパワー型のＭＯＳＦＥＴである場合にはボディダイオードであってもよい。 (D) The DC / AC converter includes a first switching element and a second switching element connected in series with each other, a first diode connected in parallel with the first switching element, and the second switching element. A second diode connected in parallel to the element, and a connection line between the first switching element and the second switching element is connected to the primary coil. The power transmission device according to any one of (a) to (c). In addition, each diode in this structure may be provided separately from each switching element, and may be a body diode when each switching element is a power-type MOSFET, for example.
１０…非接触電力伝送装置、１１…送電機器、１２…交流電源、１２ａ…ＡＣ／ＤＣ変換器、１２ｂ…ＤＣ／ＡＣ変換器、１３ａ…１次側コイル、１４…送電側コントローラ、２１…受電機器、２２…負荷、２３ａ…２次側コイル、３０…インピーダンス変換器、３１…出力電力値測定部、３２…力率検出部、３３…位相状態検出部、Ｑ１，Ｑ２…ＤＣ／ＡＣ変換器のスイッチング素子、λ…力率、λｔｈ…閾値力率、Ｐ１…進み閾値、Ｐ２…遅れ閾値。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Non-contact electric power transmission apparatus, 11 ... Power transmission apparatus, 12 ... AC power supply, 12a ... AC / DC converter, 12b ... DC / AC converter, 13a ... Primary side coil, 14 ... Power transmission side controller, 21 ... Power reception Equipment, 22 ... Load, 23a ... Secondary coil, 30 ... Impedance converter, 31 ... Output power value measurement unit, 32 ... Power factor detection unit, 33 ... Phase state detection unit, Q1, Q2 ... DC / AC converter ,..., Power factor, λth, threshold power factor, P1, advance threshold, P2, delay threshold.
Claims (7)
前記交流電力が入力される１次側コイルと、
を備え、２次側コイルを有する受電機器の前記２次側コイルに対して非接触で前記交流電力を送電可能な送電機器であって、
前記ＤＣ／ＡＣ変換部からの出力電圧と出力電流との位相状態が、前記出力電圧に対して前記出力電流が遅れている位相遅れであるか、前記出力電圧に対して前記出力電流が進んでいる位相進みであるかを検出する位相状態検出部と、
前記ＤＣ／ＡＣ変換部の入力電力値、入力電流値、出力電力値、出力電流値のうちのいずれか１つを測定する測定部と、
前記測定部の測定値が予め定められた閾値よりも大きい場合に、前記交流電源からの前記交流電力の出力を停止させる、又は、前記交流電力の電力値を小さくする制御部と、を備え、
前記位相遅れである場合の前記閾値である遅れ閾値は、前記位相進みの場合の前記閾値である進み閾値よりも大きいことを特徴とする送電機器。 An AC power source having a DC / AC conversion unit for converting DC power into AC power having a predetermined frequency, and outputting the AC power;
A primary coil to which the AC power is input;
A power transmission device capable of transmitting the AC power in a non-contact manner with respect to the secondary side coil of a power receiving device having a secondary side coil,
The phase state between the output voltage and the output current from the DC / AC converter is a phase lag in which the output current is delayed with respect to the output voltage, or the output current is advanced with respect to the output voltage. A phase state detection unit for detecting whether the phase advance is present;
Input power of the DC / AC conversion unit, the input current value, the output power value, a measuring unit for measuring any one of output current value,
A control unit for stopping the output of the AC power from the AC power source or reducing the power value of the AC power when the measurement value of the measurement unit is greater than a predetermined threshold;
A power transmission apparatus, wherein a delay threshold that is the threshold in the case of the phase delay is larger than an advance threshold that is the threshold in the case of the phase advance.
前記制御部は、
前記測定値と、前記物理量検出部によって検出された前記物理量とに基づいて、前記交流電源からの前記交流電力の出力を停止させる、又は、前記交流電力の電力値を小さくする請求項１に記載の送電機器。 A physical quantity detection unit that detects a physical quantity related to a phase difference between the output voltage and the output current;
The controller is
2. The output of the AC power from the AC power supply is stopped or the power value of the AC power is reduced based on the measurement value and the physical quantity detected by the physical quantity detection unit. Power transmission equipment.
前記制御部は、
前記位相状態が位相進みである場合には、前記測定値が前記進み閾値よりも大きく、且つ、前記力率が予め定められた閾値力率よりも低い場合に、前記交流電源からの前記交流電力の出力を停止させる、又は、前記交流電力の電力値を小さくし、
前記位相状態が位相遅れである場合には、前記測定値が前記遅れ閾値よりも大きく、且つ、前記力率が前記閾値力率よりも低い場合に、前記交流電源からの前記交流電力の出力を停止させる、又は、前記交流電力の電力値を小さくする請求項２に記載の送電機器。 The physical quantity detector detects a power factor as the physical quantity,
The controller is
When the phase state is phase advance, the AC power from the AC power source when the measured value is greater than the advance threshold and the power factor is lower than a predetermined threshold power factor. Or the output of the AC power is reduced,
When the phase state is phase lag, when the measured value is larger than the lag threshold and the power factor is lower than the threshold power factor, the output of the AC power from the AC power source is The power transmission device according to claim 2, wherein the power transmission device is stopped or the power value of the AC power is reduced.
前記物理量が同一である場合において、前記遅れ閾値は前記進み閾値よりも大きい請求項２に記載の送電機器。 The control unit varies the delay threshold and the advance threshold according to the physical quantity,
The power transmission device according to claim 2, wherein the delay threshold is larger than the advance threshold when the physical quantities are the same.
前記位相状態検出部は、前記出力電圧の立ち上がりタイミング又は立ち下がりタイミングにおける前記出力電流の瞬時値の正負に基づいて、前記位相状態が前記位相進みか前記位相遅れかを検出する請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の送電機器。 The output voltage is a pulse waveform,
The phase state detection unit detects whether the phase state is the phase advance or the phase delay based on the positive or negative of the instantaneous value of the output current at the rise timing or fall timing of the output voltage. The power transmission apparatus as described in any one of these.
前記交流電力が入力される１次側コイルと、
前記１次側コイルに入力される前記交流電力を非接触で受電可能な２次側コイルと、
前記ＤＣ／ＡＣ変換部からの出力電圧と出力電流との位相状態が、前記出力電圧に対して前記出力電流が遅れている位相遅れであるか、前記出力電圧に対して前記出力電流が進んでいる位相進みであるかを検出する位相状態検出部と、
前記ＤＣ／ＡＣ変換部の入力電力値、入力電流値、出力電力値、出力電流値のうちのいずれか１つを測定する測定部と、
前記測定部の測定値が予め定められた閾値よりも大きい場合に、前記交流電源からの前記交流電力の出力を停止させる、又は、前記交流電力の電力値を小さくする制御部と、を備え、
前記位相遅れである場合の前記閾値である遅れ閾値は、前記位相進みの場合の前記閾値である進み閾値よりも大きいことを特徴とする非接触電力伝送装置。 An AC power source having a DC / AC conversion unit for converting DC power into AC power having a predetermined frequency, and outputting the AC power;
A primary coil to which the AC power is input;
A secondary coil capable of receiving the AC power input to the primary coil in a contactless manner;
The phase state between the output voltage and the output current from the DC / AC converter is a phase lag in which the output current is delayed with respect to the output voltage, or the output current is advanced with respect to the output voltage. A phase state detection unit for detecting whether the phase advance is present;
Input power of the DC / AC conversion unit, the input current value, the output power value, a measuring unit for measuring any one of output current value,
A control unit for stopping the output of the AC power from the AC power source or reducing the power value of the AC power when the measurement value of the measurement unit is greater than a predetermined threshold;
The non-contact power transmission apparatus, wherein a delay threshold that is the threshold in the case of the phase delay is larger than an advance threshold that is the threshold in the case of the phase advance.
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